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Justificación:
en el caso de los suelos expansivos, estos son susceptibles a mejoramiento ya
que presentan cambios volumétricos por variaciones en su humedad. Existen
distintos tipos de soluciones, las cuales muestran distintas relaciones de costo-efectividad, alunos se muestran en la tabla !-!.
"abla !-!. #étodos de mejoramiento de suelo y sus caracter$sticas.
En comparación con los eosintéticos convencionales %eomallas, eotextiles,
etc.&, alunas de las ventajas de usar fibras se pueden enumerar de la
siuiente manera:
!& 'as fibras discretas son simplemente adheridas y me(cladas con el
suelo, como cualquier me(cla de suelo con cemento, cal o cualquier otro
aditivo.
)& 'as fibras distribuidas aleatoriamente limitan planos potenciales de
debilitamiento que se puedan enerar en dirección paralela al refuer(o
convencional orientado hori(ontalmente.
*& 'a inclusión de fibras solo cambia las propiedades f$sicas del suelo y no
tiene impacto en el ambiente.
+omo se mencionó los métodos de mejoramiento del terreno tienen distintas
relaciones costo-efectividad, este trabajo busca un método con una buena
relación costo- efectividad.
!.*. ipótesis y objetivos. ipótesis.
El adicionar fibras sintéticas al suelo disminuir sus cambios de volumen y
mejorar su resistencia. 'as fibras funcionarn como elementos a tensión a
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través de mecanismos de interacción en su interface que mejorarn la
resistencia mecnica del suelo a compresión, corte e incluso a flexión, y de la
misma manera se vern disminuidos los cambios de volumen por sustitución.
bjetivos.
!. +aracteri(ar eotécnicamente al material natural %no tratado& as$ como
evaluar sus propiedades mecnicas.
). /eali(ar ensayos de expansión unidimensional para estimar el
comportamiento del composite ante cambios de humedad y compararlo al del
suelo inalterado.
*. +onocer la resistencia a la compresión y tensión indirecta del composite
y comparar las mejoras en comparación al suelo en estado natural.
).*.!. "ipos de fibras utili(adas en la literatura.
0ibras naturales y fibras sintéticas.
1e las fibras naturales que han sido utili(adas para el refuer(o del suelo o en el
desarrollo de investiaciónes se encuentran las fibras de coco, sisal, palma,
yute, lino, paja y bamb2 %fiura )-!&.
0iura )-!. "ipos de fibras naturales utili(adas para el refuer(o de materiales.
0ibras de coco.
'a fibra de la cscara del coco es la que se utili(a. 3ormalmente las fibras van
de los 45 a los *45 mm de lonitud y con un dimetro entre 5.! y 5.6 mm, estncompuestas de linina, tanino, celulosa, pectina y otras sustancias solubles al
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aua. 1ado su alto contenido en linina son menos deradables que otras
fibras, lleando a ser utili(adas en varios sistemas de taludes refor(ados con
terminado veetal. "ienen una ran capacidad para absorber aua y han
mostrado ser eficaces para disminuir la tendencia expansiva de los suelos
%eja(i et al., )5!)& tiene menor absorción de aua en comparación con la fibra
de coco.
0ibras de sisal.
7sada como refuer(o para las hojas de tableros de yeso %como "ablaroca8&,
con un dimetro que var$a de 5.56 a 5.9 mm, mientras el laro var$a ya que
depende del tamao de la hoja de donde es obtenida. ;l ser adherida al suelo,
mejora la ductilidad del composite as$ como incrementa en menor medida su
resistencia a la compresión as$ como su resistencia al cortante %harma, )5!5&.
0ibras de lino.
El lino es una de las fibras textiles ms antiuas conocidas por el hombre,
proviene de una flor a(ul, con lonitudes de fibra en promedio de B4 mm. +omo
fibra ha sido adicionada para mejorar la ductilidad de composites suelo
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cemento. +omo alunas otras fibras, ha sido revestida con sustancias para
tratar de mejorar su unión con las part$culas de suelo %>eetin, )55C&.
0ibras de paja.
'a paja es cosechada alrededor de todo el mundo, puede ser usada para
construir ladrillos refor(ados para mejorar su comportamiento. Es sabido a
través de la arqueolo$a que en el antiuo Eipto la paja era utili(ada en la
fabricación de ladrillos y también se sabe fue utili(ado a lo laro de la historia
por distintas civili(aciones sin que tuvieron contacto unas con otras
necesariamente.
0ibras de bamb2.
Es una fibra con altos contenidos de celulosa, tiene una buena resistencia a la
tensión pero un módulo de elasticidad bajo alrededor de los **-95D3mm), con
una absorción de aua menor a aquella de la fibra de coco. 'a fibra de bamb2
ha sido aplicada en el refuer(o del concreto, pero en suelos puede
considerarse un campo fértil para la investiación.
'a industria de las fibras sintéticas es una industria ya desde hace aos
consolidada, que desarrolla fibras y aplicaciones para todos los distintos tipos
de industria. En lo que respecta al refuer(o de los suelos, las fibras ms
utili(adas han sido las de polipropileno, poliéster, polietileno, nylon y de vidrio
%fiura )-)&.
0iura )-). "ipos de fibras sintéticas utili(adas para el refuer(o de materiales.
0ibras de polipropileno %FF fibers&.
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'as fibras de polipropileno son ampliamente usadas para el refuer(o del
concreto a edades tempranas para evitar el miro arietamiento causado por el
frauado, también sirven para mejorar su resistencia al fueo. En lo que
respecta a los suelos fibro refor(ados son también con las que mayor
investiación se ha desarrollado. >e ha reportado que mejoran la resistencia a
la compresión no confinada y que reducen la contracción volumétrica as$ como
la presión de expansión de las arcillas expansivas %Fuppala y #usenda, )555&.
0ibras de poliéster.
>e ha reportado que las inclusiones de fibra de poliéster pueden mejorar en
arenas finas su resistencia pico y su resistencia residual, dependiendo en ran
medida de la lonitud de la fibra as$ como de su contenido, teniéndose mejores
resultados en tanto que aumenta su lonitud y su contenido en porcentaje de
peso seco del suelo, siendo una tendencia momentnea ya que hasta cierto
punto se comien(an a obtener resultados menos favorables %"an et al., )55C&.
0ibras de polietileno.
'a adición de fibras de polietileno al suelo mejora sus capacidades de
resistencia mecnica. 1entro de las mejoras se encuentra el aumento de la
ener$a de fractura del suelo. 'a tenacidad del suelo aumenta resultado de una
mayor capacidad de deformación, esta mejora en el comportamiento esfuer(o
deformación es anada ya que las fibras desarrollan tensión %>obhan y
#ashnad, )55)&. tras de las mejoras son el aumento de la resistencia a la
compresión no confinada as$ como del valor +@/.
0ibras de vidrio.
'as fibras de vidrio mejoran la resistencia pico en arenas limosas, incrementan
el esfuer(o desviador y reducen la frailidad en el composite teniendo un
comportamiento ms d2ctil. +omo se ha visto en las otras fibras, las fibras de
vidrio también mejoran la resistencia a la compresión no confinada.
0ibras de nylon.
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En lo que respecta a las fibras de nylon, me(clas de las mismas con fibras de
yute han mostrado mejoras de hasta el 45G en el valor de +@/ comparado con
el suelo no refor(ado %
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del experimento fue variar la eometr$a de la fibra respecto a las relaciones de
aspecto %la ra(ón de la lonitud y el dimetro& de !4,*5 y 94 con las
dosificaciones de 5.)4G y 5.4G %de peso de suelo seco&.
"an et al. %)5!5& reali(aron un estudio donde llevaron a cabo una serie depruebas de extracción 2nicamente a una fibra utili(ando un aparato modificado.
#idieron la resistencia al corte en la interface de un suelo fibro refor(ado con
fibras de polipropileno y adicionado con cemento portland, tomando en cuenta
los efectos del contenido de aua, el peso espec$fico seco, la inclusión del
cemento y el tiempo de curado en las propiedades mecnicas de la interface
suelo-fibra as$ como su respuesta a la extracción. El suelo de estudio fue una
arcilla de baja compresibilidad %+'& a la cual prepararon en cuatro rupos condistintos contenidos de humedad los cuales fueron !9.4G, !6.4G, !B.4G y
)5.4G, posteriormente, se adhirió el contenido de cemento el cual variaron en
5, *G y 6G.
btuvieron los parmetros de resistencia pico en la interface ?F> %del inlés
?nterfacial FeaD >trenht& y el de resistencia residual en la interface ?/> %del
inlés ?nterfacial /esidual >trenht&. 'os cuales se definen como la cara
mxima resistente de la fibra dividida por el rea de contacto de la fibra
embebida para el ?F>, y como la cara resistente de la fibra después de la
falla dividida por el rea de contacto de la fibra embebida para el ?/>.
Frepararon espec$menes c2bicos de 4x4x4 mm, para los cuales primero
compactaron estticamente el material necesario para llenar la primera mitad
del molde, el molde contaba con dos mini aberturas en caras opuestas por las
cuales pasaron una fibra de !45 mm, posteriormente colocaron la otra mitad
del suelo necesaria para llenar el molde compactndola de la misma manera
que la primera.
El método de ensaye consistió en la modificación de un aparato micro
penetrómetro >#F-! al cual se le adicionaron una bscula, micrómetros,
pesos, etc. El diarama de la fiura )-* explica a randes rasos el
funcionamiento.
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0iura )-*. Esquema del aparato utili(ado para medir la resistencia a la
extracción de una fibra embebida en el suelo %tomada de "an et al., %)5!5&&.
En la parte superior del marco de cara se coloca bien centrada la muestra de
suelo cubierta con una caja de vidrio para evitar pérdidas de humedad en el
espécimen, el marco de cara tiene un orificio por el cual se atraviesa la fibra,
la fibra es adherida con un peamento especial al peso que descansa sobre la
bscula. El procedimiento de prueba es sencillo, la mquina comien(a a
trabajar a una velocidad constante hacia abajo, la fibra comien(a a carar el
peso mientras el micrómetro mide la deformación y la bscula la cara a la queest sometida la fibra hasta el momento de la falla.
1e la observación de las curvas cara vs despla(amiento y de la obtención de
los parmetros ?F> e ?/>, concluyeron que ambas resistencias disminu$an con
el incremento del aua. 1e la misma manera, concluyeron que el peso
espec$fico seco influ$a en ambos parmetros, ambos ?F> e ?/> aumentaban al
incrementar el peso espec$fico seco del espec$men. En los espec$menes
adicionados con cemento al 6G y con tiempo de curado de )B d$as,encontraron un aumento dramtico en la resistencia ofrecida por la fibra ante la
extracción, por lo tanto ambos parmetros ?F> e ?/> también se vieron
mejorados.
+heeni(adeh y 3iDra( %)5!!& refor(aron un limo de baja compresibilidad con
el caol$n como mineral predominante con fibras macro estructurales de
polipropileno, cabe resaltar que esta fibra es utili(ada ampliamente como
material de refuer(o secundario en el concreto, tiene ran aplicación en el
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colado de losas de piso en naves industriales as$ como en la inenier$a de
taludes y t2neles como refuer(o del concreto lan(ado. >in embaro, en cuanto
a su me(clado con el suelo, esta investiación es la 2nica donde se pudo
encontrar la utili(ación de fibras del tipo macro estructural. >e utili(aron fibras
con lonitudes de !5-)5- *5mm a 5.4G, !G y )G. /eali(aron ensayos de
compresión no confinada, encontrando mejoras en cuanto a la resistencia
compresión no confinada al aumentar el contenido de fibra y al aumentar la
relación de aspecto de la misma.
'as ceni(as volantes son de los residuos enerados con mayor volumen en la
industria. 'a quema de carbón para la eneración de ener$a produce
mundialmente millones de toneladas de ceni(as volantes. Es por eso que >enol%)5!)& propone a la industria de la construcción como un potencial consumidor
de estos residuos. Fara esto investió la factibilidad de la estabili(ación de
suelos mediante la adición de ceni(as y fibras sintéticas.
aimolu y Ketimolu %)5!)& experimentaron con un limo de alta
compresibilidad %#& la cual refor(aron con fibras de polipropileno. 7tili(aron
los siuientes incrementos de sustitución en cuanto a peso seco del suelo para
la dosificación de la fibraL 5.)4G, 5.4G, 5.C4G y !G. #e(claron las fibras con
el suelo a su contenido de humedad óptimo determinado mediante el
procedimiento de compactación Froctor estndar. 1e acuerdo a los autores, la
orientación del refuer(o juea un papel importante en el proceso de refuer(o.
El prorama de pruebas consistió en el desarrollo de pruebas de resistencia a
la compresión no confinada, al corte directo as$ como del valor +@/.
/eali(aron pruebas a la compresión no confinada en probetas remoldeadas de
suelo con y sin refuer(o de *B mm de dimetro y C6 mm de altura. 1e estas
pruebas obtuvieron comportamientos y resistencias semejantes para las
dosificaciones de 5.C4G y !G las cuales fueron las mayores obtenidas.
'os espec$menes fibro refor(ados exhibieron una pequea pérdida de
resistencia post pico, cabe mencionar que también hubo un incremento en la
resistencia pico. >in embaro, la riide( inicial del suelo %la tanente del
módulo de las curva esfuer(o- deformación&, aparentemente no se vio afectadapor la adición de la fibra. 1e la observación de las rficas de esfuer(o
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deformación, los autores suieren que la adición de las fibras cambia el
comportamiento fril de los suelos a uno ms d2ctil, tanto para las pruebas de
compresión no confinada como para las de corte directo.
1e los resultados de las pruebas de corte directo concluyeron que laintercepción de la cohesión para muestras de suelos fibro refor(ados
aumentaba al incrementar el contenido de fibra hasta valores del 5.C4G,
después de este contenido los resultados indicaron que el incremento en el
valor era pequeo. >e puede decir que las fibras discretas distribuidas
aleatoriamente act2an como una red espacial tridimensional que entrela(a los
ranos del suelo, ayudando a los ranos a formar una matri( unitaria coherente
que restrine los despla(amientos. For lo tanto la cohesión del suelo se vemejorada. For el otro lado, el nulo de fricción por corte directo no mostró
cambios sinificativos al incrementar el porcentaje de sustitución, lo cual puede
ser atribuido al hecho que las inclusiones de fibra no tienen efecto apreciable
en la micro estructura del suelo. 1e las prueba del +@/ encontraron un
aumento considerable en el suelo refor(ado con un porcentaje de 5.C4G en
comparación al suelo no refor(ado, el suelo con el 5.C4G mejoró en un B5G el
valor del +@/.
Estabrah et al. %)5!*& estudiaron el efecto de las fibras de palma en cuanto a
compresibilidad y resistencia al esfuer(o cortante, usaron fibras de )mm a
!5G, )5G y *5G de sustitución. Encontraron un aumento considerable en el
nulo de fricción que fue de )CG a *6G en términos de esfuer(os
totales. +omentan que para suelos finos es recomendable utili(ar fibras con
lonitudes pequeas y proponen el uso del método del lodo l$quido para
homoeni(ar bien la me(cla.
).9. ?nteracción del suelo y el refuer(o.
En el concepto tradicional del suelo refor(ado %inclusiones planares&, los
mecanismos de interacción entre el suelo y la inclusión han sido estudiados
ampliamente, formando de esta manera una fuerte base teórica que sustenta el
éxito y la vasta aplicación del concepto. >in embaro, los mecanismos de
funcionamiento del suelo fibro-refor(ado son materia de discusión y estudio, yhasta el momento no se ha lleado a un consenso eneral. En este cap$tulo se
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mencionan alunas hipótesis propuestas por alunos autores acerca del
funcionamiento de estos materiales.
).9.!. #ecanismos de interacción suelo-refuer(o tradicional.
'a masa de suelo refor(ado es de aluna manera anloa al concreto
refor(ado ya que las propiedades mecnicas de la masa se mejoran por
refuer(os paralelos a la dirección principal de deformación para compensar la
falta de resistencia a la tensión del suelo. 'as propiedades de resistencia a la
tensión mejoradas son el resultado de la interacción entre el suelo y el refuer(o.
El material composite tiene las siuientes caracter$sticas %Elias et al., )55!&:
'a transferencia de esfuer(os entre el suelo y el refuer(o sucede de maneracontinua a lo laro del refuer(o.
El refuer(o se distribuye a través de toda la masa de suelo con un rado de
reularidad y no debe ser solamente local.
'os esfuer(os se transfieren al refuer(o por fricción o por resistencia pasiva
dependiendo de la eometr$a del refuer(o.
'a fricción se desarrolla en luares donde hay despla(amientos relativos de
cortante y corresponden al esfuer(o cortante entre el suelo y la superficie del
refuer(o. 'os elementos de refuer(o donde la fricción es importante deben
estar alineados con la dirección relativa de despla(amiento. Ejemplos de ese
tipo de refuer(o son las barras de metal, eotextiles y eomallas %fiura )-9&.
0iura )-9. #ecanismo de transferencia de esfuer(os por fricción.
'a resistencia pasiva ocurre mediante el desarrollo de esfuer(os en las
secciones transversales del refuer(o normales a la dirección del movimiento
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relativo del refuer(o. 'a resistencia pasiva es eneralmente considerada ser el
mecanismo de interacción primario en eomallas r$idas, malla electro soldada,
etc. 'as crestas transversales en las tiras de metal o en las eomallas triaxiales
también proporcionan resistencia pasiva %fiura )-4&.
0iura )-4. #ecanismo de transferencia de esfuer(os por resistencia pasiva.
'a contribución de cada mecanismo de transferencia para un refuer(o en
particular depender de la ruosidad de la superficie %fricción en la piel&,
esfuer(o normal efectivo, dimensión de las aberturas de la malla, espesor de
los miembros transversales, y caracter$sticas de elonación del refuer(o.
?ualmente importante para el desarrollo de la interacción son las
caracter$sticas del suelo, incluyendo tamao del rano, distribución del tamao
de rano, forma de la part$cula, densidad, contenido de aua, cohesión y
riide(.
'a función principal del refuer(o es restrinir las deformaciones del suelo. ;l
hacerlo, los esfuer(os se transfieren del suelo al refuer(o. Estos esfuer(os son
soportados por el refuer(o de dos maneras: en tensión o corte y flexión.
'a tensión es el modo de acción ms com2n para restrinir las deformaciones
en el suelo. "odos los elementos de refuer(o lonitudinales %elementos de
refuer(o alineados en la dirección de la extensión del suelo& son eneralmente
sometidos a altos esfuer(os de tensión. 'os esfuer(os de tensión también se
desarrollan en refuer(os flexibles que cru(an planos de corte.
'os elementos de refuer(o transversales que tienen cierta riide(, pueden
soportar esfuer(os cortantes y momentos flexionantes.
).9.). #ecanismo de interacción suelo-fibra.
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El mecanismo de interacción entre el suelo y la fibra es similar en alunos
aspectos al mecanismo de interacción del concepto tradicional de suelo
refor(ado.
1iambra et al. %)5!*& estudiaron a fondo el efecto de las fibras en las arenas alreali(ar ensayos triaxiales de compresión y extensión ante variados esfuer(os
confinantes y a distintos contenidos de fibra. +on base en sus resultados
mencionan lo que consideran los aspectos ms importantes a tener en cuenta
en el anlisis de los mecanismos de funcionamiento de los suelos
fibrorrefor(ados:
+ontenido de fibra. Fara condiciones de compresión triaxial, el incremento de
resistencia movili(ada inducida por la adición de fibras es notable y altamente
dependiente del contenido de fibras.
1ependencia del nivel de deformación. 'a riide( inicial del suelo composite no
est influenciada por la presencia de fibras, en otras palabras, sobre el dominio
de esfuer(os pequeos el comportamiento del composite es solamente
obernado por la matri( de suelo. El comportamiento a compresión de un suelo
refor(ado divere del no refor(ado conforme la prueba continua, por lo tanto elmecanismo de interacción arena-fibra es dependiente del nivel de deformación.
Efecto de unión. 'a observación de los espec$menes ensayados no muestra
visiblemente al2n sino de deformación plstica en las fibras, lo que suiere
que, a pesar de que la unión entre las fibras y la arena est totalmente activa,
al2n desli(amiento relativo parcial puede estar ocurriendo.
#ecanismo de extracción. 'a observación de los espec$menes ensayados no
muestra sinos de rompimiento o de deformación plstica en las fibras. 'o que
suiere que a altas deformaciones, la unión entre las fibras y la arena se puede
perder, y la extracción completa de la fibra ocurre.
rientación de la fibra. En las pruebas triaxiales que reali(aron a extensión
hubo una mejora despreciable lo que demostró que los planos preferenciales
hori(ontales de las fibras inducidos por la técnica de compactación mediante
apisonado puede ser considerada responsable por esta respuesta con ciertorado de anisotrop$a.
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Efecto volumétrico. En el plano de deformaciones volumétricas, el
comportamiento de contracción de los espec$menes no refor(ados se vuelve
ms dilatado cuando las fibras son adheridas para ambas condiciones de
contracción y extensión. El decremento en relación de vac$os debido a la
adición de fibras es t$picamente menor a 5.54, y este cambio en la densidad
puede explicar solo parcialmente la dilatación incrementada observada en el
composite. ;simismo, se puede esperar que la pronunciada contribución a
tensión de las fibras proporcione un confinamiento de la matri( mejorado y por
lo tanto una mayor respuesta a contracción. ;s$, un efecto adicional en el
mecanismo de interacción arena-fibra debe ser considerado para explicar el
incremento en la dilatación.
1e la misma manera, 1iambra et al. %)5!)& proponen las siuientes hipótesis
para estimar la contribución de las fibras al suelo:
M 'as fibras estn distribuidas homoéneamente a través de la matri( de
arena. El estado de esfuer(o y deformación del material composite se derivan
de un procedimiento de promedio volumétrico del estado de esfuer(o
deformación de ambos constituyentes.
M 'as fibras se consideran mono-dimensionales, discretas %no continuas&,
elementos elsticos con solo resistencia a la tensión que se movili(a por las
deformaciones por tensión que se desarrollan en el suelo refor(ado.
M 1urante la cara, ocurren despla(amientos relativos parciales entre
las fibras y los ranos de arena.
M 'as fibras pueden ser extra$das de la matri( de arena.
M 'a orientación de las fibras debe ser considerada.
M 'a presencia de las fibras afecta la alomeración de la matri( de arena.
).9.*. ;nlisis de la interface suelo-fibra.
'a interface entre los materiales de construcción y el suelo juean un papel
importante en muchos sistemas eotécnicos incluyendo las cimentaciones con
pilas, los muros de retención y especialmente los sistemas de suelo refor(ado
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"an et al. %)5!5& utili(aron el microscopio electrónico de barrido o >E#
%>cannin Electron #icroscope& a probetas de suelo fibro refor(ado %fiura )-6&.
0iura )-6. ?maen >E# de "an et al. %)5!5&: a& 1espués de compactación, b&
1espués de prueba de extracción.
+omo se observa en la fiura )-6a, después de la compactación, la fibra es
envuelta y trabada por part$culas de suelo. 1espués de que la fibra es sometida
a la prueba de extracción, alunas part$culas se quedan adheridas a la misma
como se aprecia en la fiura )-6b. Esto indica que la estructura de la interface
es perturbada e incluso rota durante el proceso de corte. For lo tanto, cuando
ocurre el corte, la fricción en la interface depende en ran manera de la
resistencia de las part$culas de suelo. Entre ms estén empacadas y trabadas
las fibras con el suelo, se tendr una mayor resistencia en la interface al
cortante.
'a resistencia a la rotación de las part$culas, as$ como la penetración de las
mismas sobre la fibra pueden incrementar la resistencia a la extracción de las
fibras. "ambién se puede mencionar que se puede desarrollar succión mtrica
debido a la capilaridad entre el aua, las part$culas de suelo y la superficie de
la fibra, lo que dar$a un incremento al esfuer(o efectivo en la interface suelo
fibra %fiura )-C&.
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0iura )-C. 1iarama esquemtico de la interface suelo fibra.
El aumento en el contenido de aua sinificar$a un decremento en la succión
mtrica as$ como podr$a juar un papel importante como una capa lubricante
en la interface que facilite la rotación de la las part$culas con la fibra, facilitando
la extracción de la misma y por consiuiente, reduciendo la resistencia
mecnica del compuesto.
in embaro, cuando
se trata de anali(ar la estabilidad interna y las interacciones de interface, laprueba de la extracción parece ser la ms apropiada %"an et al., )5!5&.
1e manera anloa, 'opes y 'adeira %!==6& indicaron que cualquier
incremento en el esfuer(o confinante, el peso espec$fico seco o la ta(a de
despla(amiento incrementaban la resistencia a la extracción de una eomalla.
"ambién influyen la lonitud embebida y el esfuer(o vertical efectivo en el
comportamiento a la extracción.
+omparada con la /esistencia al corte o a compresión, bsicamente la
resistencia a tensión del suelo siempre es asumida como cero en la prctica de
la inenier$a eotécnica dado su valor bajo. 1e hecho, es dif$cil medir
precisamente la resistencia a tensión del suelo debido a la falta de técnicas de
laboratorio satisfactorias.
).4. Fosibles aplicaciones del concepto.
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'os suelos finos son aplicados en distintas estructuras térreas, tales como
barreras impermeables en los rellenos sanitarios y en cora(ones impermeables
en bordos y presas, de la misma manera, los suelos finos que son excavados
para deshecho pueden ser reutili(ados como material de relleno en alunas
estructuras.
'a mayor aplicabilidad del compuesto puede ser en terraplenes, sub rasantes,
sub bases y en problemas de estabilidad de taludes.
.-.-.-.-.-.-.-.--.------------------
F/F?E1;1E> K +;/;+"E/N>"?+;> 1E ';> 0?@/;>
?-!.- %estndar y alta tenacidad&
Folietileno FE %Iarios tipos&
Folipropileno FF %atctico, isotctico: estndar o alta tenacidad&
"odas ellas, adems, pueden tener tratamientos antibacterias y antimoho, as$
como otras caracter$sticas diferenciadas tanto f$sicas como qu$micas.
+abe mencionar también que, dado que la investiación no cesa, todos los
aos salen nuevas fibras, o nuevas familias de pol$meros o nuevos
tratamientos o modificaciones, por lo que la lista que se encuentra en este
art$culo se debe considerar como orientativa a d$a de hoy y naturalmente
variar en el futuro.
?-).- +;/;+"E/N>"?+;> 1E ';> 0?@/;>
a. Fropiedades mecnicas y caracter$sticas f$sicas
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"enacidad %3tex&. 1eben tener una tenacidad suficiente y siempre
mayor que el esfuer(o que deben soportar.
;laramiento %G&. Fara una misma tenacidad, cuanto menos
alaramiento mejor, o lo que es lo mismo, a mayor módulo de elasticidad%3tex&, mejor es la fibra para refuer(o.
1ensidad o peso espec$fico de la fibra %cm*&. +uanto menor sea,
mayor ser la superficie de fibra para un mismo peso dado.
1imetro %Om&. +uanto menor sea el dimetro mayor ser la superficie
espec$fica para un mismo peso.
"$tulo %dtex&. Feso en ramos de !5.555 m lineales de fibra o filamento.
0orma. 1ebido a las caracter$sticas de cada pol$mero y a la forma de
obtención de las fibras y los dispositivos empleados, las fibras pueden tener
diferentes formas:
+il$ndricas ;rrionadas tras formas
>uperficie %mm)m&. "ambién en función del pol$mero y de su forma de
obtención, la superficie puede ser lisa o ruosa, con lo cual la superficie
espec$fica ser superior en este seundo caso y por tanto mayor el ro(amiento
con otros materiales.
/esistencia a la compresión. Es la fuer(a de rotura en relación con la
sección en un ensayo de compresión.
#ódulo de ci(allamiento. Es el módulo de elasticidad medido en un
ensayo de torsión.
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/i(ado %ondascm y amplitud de las ondas&. 'as fibras sin ri(ado no
Penla(anQ entre ellas. 'as fibras con ri(ado pueden quedar retenidas unas con
otras.
>uperficie %mm)m&. "ambién en función del pol$mero y de su forma deobtención, la superficie puede ser lisa o ruosa, con lo cual la superficie
espec$fica ser superior en este seundo caso y por tanto mayor el ro(amiento
con otros materiales.
/esistencia a la compresión. Es la fuer(a de rotura en relación con la
sección en un ensayo de compresión.
#ódulo de ci(allamiento. Es el módulo de elasticidad medido en un
ensayo de torsión.
/i(ado %ondascm y amplitud de las ondas&. 'as fibras sin ri(ado no
Penla(anQ entre ellas. 'as fibras con ri(ado pueden quedar retenidas unas con
otras.
b. Fropiedades qu$micas y medioambientales.
• /esistencia a los cidos• /esistencia a los lcalis• /esistencia a los disolventes• /esistencia a los rayos 7I y a la intemperie• /esistencia a los microoranismos• "asa de humedad• @ioderadabilidad
?-*.- E'E++?R3 1E ';> 0?@/;> ;1E+7;1;> F;/; +;1; ;F'?+;+?R3
>e encuentran en el mercado una variedad enorme de fibras de diferentes
caracter$sticas que, si bien en un principio fueron concebidas para ser
empleadas en la industria textil, hoy en d$a ya se estn fabricando para
diferentes ramos de la inenier$a.
El factor o caracter$stica dominante a la que, al final, se debe remitir la
selección es el coste final de la fibra en la proporción adecuada para cumplir
con unas especificaciones o expectativas dadas.
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>i lo que se quiere es que la superficie espec$fica de la fibra sea elevada, pues
su misión ofrecer resistencia al desli(amiento, se eliir una fibra de pequeo
dimetro y a ser posible de sección no circular y ruosa para ofrecer una mayor
superficie por unidad de peso.
>i lo que se pretende es que sea bioderadable, se usarn fibras naturales
animales o veetales o sintéticas con diferentes componentes qu$micos que
haan descomponer a la fibra a lo laro de un cierto tiempo, ya sea por s$ solas
o en contacto con ciertas sustancias o con ciertos medios.
>i estas fibras deben estar en contacto con microoranismos, cidos o lcalis,
productos oxidantes, etc., se deber revisar su comportamiento frente a estas
sustancias.
"odas estas premisas o pre-elecciones de fibras deben estar contrastadas por
su coste y su facilidad de obtención en el mercado.
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+uando se dice que una tenacidad o módulo de elasticidad es adecuada, lo
que se quiere decir es que las fibras deben ser ms tenaces que los materiales
que deben armar. 3o es necesario que sean mucho ms tenaces, ya que sólo
se aprovecha la tenacidad compatible con el ro(amiento, es decir, a mayor
ro(amiento mayor ser la tenacidad necesaria para que las fibras no se
rompan ni que el material se disreue.
'a ran mayor$a de fibras sintéticas tiene suficiente tenacidad para cumplir con
los requisitos necesarios para su uso en refuer(o, incluso las fibras
reprocesadas, si es que no se han deradado mucho al procesarlas una o ms
veces, suelen tener la tenacidad suficiente para la mayor$a de aplicaciones.
?-9.- 0?@/;> F;/; E' /E07E/ 1E "?E//;>
+omo se ha visto en el apartado anterior, se deben eleir las fibras en función
de sus caracter$sticas técnicas y también en función de su facilidad de servicio
y su coste.
oy por hoy, las fibras sintéticas de mayor producción en el mercado, las ms
utili(adas y también las de menor coste %posiblemente por ser las que se
producen a mayor escala& son F;3, F; 6.6, F; 6, FE>, FE, FF.
>us precios no var$an mucho de unas a otras, son fciles de encontrar en el
mercado en randes cantidades y se pueden conseuir también reprocesadas.
For todo ello, se muestra a continuación la siuiente "abla con las
caracter$sticas representativas de estas fibras para estos usos:
Fibra p.e. Tenac* A.Rot Forma Resistencia a
SIM g/cm3 N/tex % Secc. Ácidos Álcalis ! Microorg.
"oliacrilonitrilo "AN #.#$ &'(&) #$() Ri+,n --- -- --- ----
"oliamida "A #.#' &)(&$ #(3 0irc1lar -- -- -- ---
"oliamida . "A #.#) &)(&)) #()' 0irc1lar - --- - --
"oli2ster "S #.3 &3$(& #3() 0irc1lar --- -- --- ---
"olietileno " &4 & #(3 0irc1lar ---- ---- -- ----
"olipropileno "" &4# &) '(' 0irc1lar ---- ---- - ----
S3ota: 'as mismas fibras en alta tenacidad %" ó ;"& aumentan su tenacidad
un C5-B5 G.
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1esde el punto de vista de la fabricación, aunque todas ellas pueden, en teor$a,
fabricarse a dimetros muy pequeos, en la prctica resulta que, por ejemplo,
las fibras FE y FF no se fabrican a menos de * dtex mientras que las dems se
fabrican normalmente hasta !,4 dtex.
En principio, todas ellas deben ser vlidas para el refuer(o de suelos, pero para
hallar una relación entre dimetro y superficie espec$fica, se muestra la
siuiente tabla:
Fibra#& dtex 3&3 dtex & dtex
SIM 5 S1per6i 5 S1per6i 5 S1per6i
7m m'/8g 7m m'/8g 7m m'/8g
"oliacrilonitrilo "AN #' 3. #4 '. ' #.
"oliamida "A #3 '4. ' #$. '$ #3#.
"oliamida . "A #3 '$. ' #$$. '$ #3#.
"oli2ster "S ## '. #$ #$. ' ##.
"olietileno " #) 3. '# '. '4 #).
"olipropileno "" # '4. '' #44. 3 #).
+omo puede observarse, la superficie espec$fica es muy similar de una fibra a
otra y, realmente, la diferencia est ms en el dimetro o finura que en la clase
de pol$mero.
tra cosa a contemplar puede ser la posible compatibilidad incompatibilidad
de las fibras con el medio a refor(ar por el hecho de que alunas %F;3& son
susceptibles de hacer ciertas uniones f$sico-qu$micas mientras que otras como
el FF, FE y FE> no tienen tantas posibilidades.
"ambién, desde el punto de vista de PmanejabilidadQ o prctica de uso, las
fibras como el polipropileno son mucho ms PvoltilesQ que las dems, lo cual
requiere ciertos cuidados cuando hay que colocarlas con viento.
En cuanto a la lonitud de las fibras se puede admitir que fibras cortas y laras
sirven para refuer(o y que las muy cortas sólo para refuer(o, mientras que las
laras pueden ejercer también funciones de retención o filtro. El uso, pues, de
unas o de otras, o de ambas, depender de las funciones que queramos que
realicen.
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; partir de los datos de los apartados anteriores y del anlisis de las
publicaciones revisadas, incluidas como biblioraf$a, se considera que, entre
otras, pueden hacerse las siuientes apreciaciones con relación a las fibras.
!. Existen diferentes fibras que pueden ser utili(adas en el refuer(o desuelos. 'as ms comunes para usar en estos momentos son las acr$licas
poliacrilonitrilo, las de poliéster y las de polipropileno.
). 3o todas las fibras producen los mismos efectos de refuer(o. 'os
efectos de refuer(o para tierras los producen ms las fibras de mayor superficie
espec$fica %ms finas, sección no redonda, superficie ruosa&.
*. 'as caracter$sticas intr$nsecas de cada fibra son las que puedendeterminar su mejor o peor comportamiento.
9. Existe una relación directa entre la superficie espec$fica de cada fibra y
su capacidad de refuer(o. %; mayor superficie espec$fica, mayor refuer(o&
4. 'as fibras cortas refuer(an, pero no hacen una función marcada de filtro
o retención.
6. 'as fibras laras pueden hacer también la función de filtro %efecto de
retención de finos&, pero son ms dif$ciles de me(clar y conseuir una me(cla
uniforme. El ri(ado de las fibras ayuda a que éstas se Pl$enQ unas con otras y se
acent2e su acción de filtro, minimi(ando la infiltración del aua.
C. Existen aparatos de laboratorio y normas para ensayos de medida de
finuras, lonitudes, tenacidades, etc., por lo que pueden determinarse estos
valores a priori y relacionarlos con los ensayos de tierras PcaradasQ con fibra.
B. 1e forma eneral parece que las aplicaciones se centran en
inestabilidades superficiales, que pueden alcan(ar alunos metros, siendo una
alternativa a la solución de retalu(ar con menos pendiente, al conseuirse una
mejora de la resistencia al corte, mejorndose, adems, el comportamiento
frente a la erosión de los taludes tratados.
=. El procedimiento de reparación exie una excavación del material
inestabili(ado por debajo de la superficie de rotura. 'a eometr$a de la
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excavación %mediante bermas hori(ontales y retalu(ado& debe facilitar la
posterior colocación del material, que puede ser el mismo o bien de préstamo
se2n los casos, una ve( me(clado con las fibras.
!5. El me(clado de las fibras con el suelo se reali(a con mquinas del tipoPme(cladoras a rotación o radas rotatorias %rotary mixer, roto-till pulveri(er&Q.
!!. 7na ve( reali(ada la me(cla del suelo con las fibras, el material se
extiende y compacta con medios convencionales, que deben especificarse en
proyecto. 3o obstante, parece recomendable alcan(ar, salvo criterios
espec$ficos de la obra, densidades del orden del =4 G del Froctor 3ormal,
siendo preferible el uso de compactadores de pata de cabra, con espesores de
tonada limitados por la lonitud de los dientes.
!). 'as dosificaciones se reali(an en función del peso seco del material,
pudiendo estar en el orden del 5,)-5,9 G. El control de la dosificación se puede
hacer en función de las bolsas de fibras necesarias por capa para una correcta
dosificación.
!*. 'a lonitud de las fibras a utili(ar est asociada con la ranulometr$a del
material a tratar, aunque los art$culos no recoen criterios con relación a este
parmetro.
!9. 1e forma eneral, parece que los materiales ms usados en las fibras
para refuer(o de suelo son el polipropileno y el poliéster.
!4. 'a mejora que se obtiene se asocia a un aumento de la resistencia al
corte, cuya cuantificación en ensayos puede llear a ser importante. En este
sentido, cabe indicar que las mejoras de resistencia que se consiuen sonaltas, pareciendo que en el caso de la cohesión la mejora se puede asociar con
un aumento de la cohesión aparente por efecto de las fibras, en cuanto a los
nulos de ro(amiento los valores que se obtienen, en determinados casos,
parecen excesivamente altos %hasta 49T&, y de dif$cil justificación. 'os ensayos
reali(ados son en eneral triaxiales, aunque en al2n caso también se habla de
ensayos de corte directo.
.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-..-.--.-.-.-.-.-.--.-.--.-.-.-.--.-.-.--.-.-.-.--.-.-.-.--.-.-.--.-.-.-.
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VARIABLES INVOLUCRADAS
3umerosas variables intervienen en el comportamiento del suelo refor(ado.
Entre las principales se pueden citar %
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Existen adems numerosos materiales sintéticos provenientes de la
reutili(ación de desechos, tales como fibras de polietileno tereftalato FE"
%+onsoli et al., )55)&, polietileno de alta densidad %>obhan y #ashnad, )55)& y
fibras de omas de neumtico %ataf y /ahimi, )556L ;Dbulut et al., )55C&.
+on respecto a la cantidad de tirillas de FE" en el suelo, las publicaciones
existentes utili(an un porcentaje que var$a entre el 5.)4G y el *G respecto al
peso de suelo seco.
Fibras Naturales
El refuer(o de suelos mediante fibras naturales constituye una técnica de
mejoramiento de suelos ecolóicamente amiable y de muy bajo costo.
; modo de ejemplo se pueden citar los trabajos de FrabaDar y >ridharb %)55)&
donde se emplearon fibras de sisal, >ivaDumar @abu y Iasudevan %)55B&
quienes emplearon fibras de coco, #arandi et al. %)55B& que utili(aron fibras de
palmera %ver 0i. )&, y HhattaD y ;lrashidi %)556& donde se emplearon fibras de
celulosa procesada.
0i. ): 0ibras de palmera %#arandi et al., )55B&.
>in embaro, este tipo de fibras se caracteri(an por una baja resistencia
qu$mica y a la corrosión, lo que sumado a la bioderadación, limitan su uso a
estructuras provisorias y de bajo rieso frente a una eventual falla por
deradación.
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claro aumento en los parmetros de resistencia al corte %c y V&, siendo ms
notorio este incremento en el suelo refor(ado con fibras de polipropileno.
For su parte,
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capaces de desarrollar tensiones de tracción mayores sin desli(ar, y por lo
tanto el aumento de la resistencia es mayor que en el caso del suelo refor(ado
sólo con fibras.
Mo&elos )re&i!ti#os
7no de los primeros modelos predictivos sobre suelos refor(ados con fibras fue
el propuesto por
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1onde X es el nulo de distorsión de corte %ver 0i. 9a&.
Esta ecuación puede enerali(arse para fibras orientadas en otro nulo
respecto al plano de falla:
>iendo Y el nulo de las fibras deformadas respecto al plano de falla %ver 0i.
9b&. Este nulo se obtiene a partir del nulo de orientación inicial de las
fibras %i&, y del despla(amiento por corte %x&.
'a contribución al corte debido a las fibras W> es lueo sumada a la resistencia
al corte del suelo sin refor(ar. El modelo considera que las fibras se
encuentran completamente empotradas en el suelo fuera de la (ona de corte y
que no se producir desli(amiento de las mismas.
0iura 9: 0ibra cru(ando la (ona de corte %
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modelo propuesto por #aher y e calcula la fuer(a friccional de una fibra
mediante la siuiente ecuación:
1onde a es la componente de adhesión, tan δ es la componente
friccional, y Zn,ave es la tensión normal promedio actuando en las fibras. >e
definen dos coeficientes de interacción como la relación entre las
componentes de adhesión y de fricción en la interface y en el suelo:
1onde c y V son la cohesión y el nulo de fricción interna del suelo sin
refor(ar respectivamente. +ombinando las ec. %4&, %6& y %C&, la fuer(a friccionalen una fibra queda definida se2n la siuiente expresión:
;F'?+;+?3E>
>on numerosas las potenciales aplicaciones de suelos refor(ados con fibras:
estabili(ación de taludes, construcción de terraplenes, refuer(os de bases de
pavimentos y mejoramiento de suelos potencialmente licuables, entre otros.
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El mejoramiento de suelos mediante la adición de fibras tiene las siuientes
ventajas %'i, )554&:
M El refuer(o de fibras puede reali(arse mediante el uso de equipos
convencionales de construcción. 'a compactación del suelo refor(ado confibras puede efectuarse con los métodos tradicionales de compactación, sin
rieso de daar el refuer(o.
M ; diferencia de otros métodos de refuer(o yo estabili(ación, como la
adición de cemento o cal, la incorporación de fibras no se encuentra afectada
por las condiciones climticas.
M 'os materiales que pueden ser usados para las fibras son de muy bajocosto, haciendo a este tipo de refuer(o altamente competitivo.
'os suelos refor(ados con fibras han probado ser eficientes en la reparación de
fallas en taludes existentes como as$ también para la construcción de nuevos
taludes %
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utili(aron fibras de polipropileno con un tratamiento de carbono para limitar el
dao por los rayos 7I de la lu( solar.
For otro lado, en la construcción de pavimentos, el refuer(o con fibras podr$a
usarse a los fines de estabili(ar una ran variedad de suelos de base osubbase, desde arenas hasta arcillas altamente plsticas %'i, )554&. 1iversos
investiadores han reportado que el n2mero de ciclos para alcan(ar la falla en
pruebas de campo sobre pavimentos aumenta al adicionar fibras en la capa de
base del mismo %antoni, et al., )55!&.
For 2ltimo, ?braim et al. %)5!5& reportó que la inclusión de fibras en arenas
sueltas reduce el potencial de licuación. For lo tanto, esta técnica de
mejoramiento podr$a resultar 2til para estratos de fundación susceptibles a
sufrir licuación.
M 'a adición de fibras tanto en suelos ranulares como cohesivos aumenta
la resistencia al corte a randes niveles de deformación.
M En suelos ranulares con baja compacidad refor(ados con fibras,
diversos investiadores han reportado que las curvas de tensión - deformación
no alcan(an un l$mite asintótico de resistencia como en los modelos
hiperbólicos clsicos, sino que la resistencia crece indefinidamente a2n para
niveles de deformación superiores al )5 G.
M 'a inclusión de fibras en el suelo produce una disminución de la densidad
debido a que las fibras son ms livianas y a que proveen mayor resistencia a
los métodos de compactación usuales.
M 'as fibras son sometidas a tensiones de tracción debido al movimientorelativo de los ranos de suelo. For lo tanto el refuer(o de fibras contribuye a la
resistencia al corte del suelo a partir de un cierto nivel de deformación.
M 'os modelos predictivos existentes plantean dos mecanismos de falla de
las fibras que atraviesan el plano de rotura: desli(amiento para bajas presiones
de confinamiento, y fluencia para altas presiones de confinamiento. Esto se
traduce en una envolvente de falla bilineal del suelo refor(ado.
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M >on muchas las potenciales aplicaciones del suelo refor(ado con fibras.
>in embaro se requiere de estudios de campo ms profundos y mayor
experiencia basada en el uso de la técnica para cuantificar con mayor
confian(a el efecto de las fibras en el comportamiento del suelo refor(ado.
.-.-.-.-.-..--..-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.--.-.----------------------
).! Estudios dinmicos reali(ados en suelos arenosos mejorados con fibra
'os investiadores >adehi y @eii %)5!9& hacen referencia a alunos estudios
reali(ados principalmente en suelos arenosos, del cual parafraseo lo siuiente:
el refor(amiento de suelos usando un material resistente a la tensión es un
método atractivo para mejorar la resistencia compresiva y de tensión en suelos.Estudios experimentales indican que el comportamiento del arietamiento en la
desecación del suelo fue sinificativamente influenciado por la inclusión de
fibras referenciando en su art$culo a 3ahlaAi and HodiDara, %)556&. "an et al.
%)5!)&L 'aDshmiDanth et al., %)5!)&L 1ivya et al., %)5!9&.
Estudios de resistencia a la licuefacción en suelos remoldados han demostrado
que las inclusiones de fibra incrementan el n2mero de ciclos requeridos que
causan la licuefacción durante caras no drenadas referenciando en su art$culo
a 3oorany and 7(davines, %!=B=&L #aher and [oods, %!==5&L HrishnasAamy
and ?saac, %!==9&L ?braim et al., %)5!5&L #aheshAari et al. %)5!*&. /esultados
de pruebas de caras indican que las fibras pueden ser consideradas como un
buen sistema de refuer(o especialmente en un contenido de fibra de 5.4G
respecto al peso seco del suelo referenciando en su art$culo a ;buel-#aaty,
%)5!5&. Fruebas sin confinamiento y de valor relativo de soporte indican que la
cantidad optima de fibra me(clada en suelo, limo y ceni(a de cascara de arro(tiene ranos de 5.9 a 5.BG de la masa seca referenciando en su art$culo a
#untohar et al., %)5!*&. ; pesar de las numerosas aplicaciones de esta fibra, no
existen metodolo$as para la dosificación de contenido de fibra basado en un
criterio racional para el comportamiento dinmico de suelos refor(ados con la
misma.
).) Estudios dinmicos reali(ados en suelos finos mejorados con fibra
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En el art$culo publicado por Iettorelo y +laria %)5!9& parafraseo lo siuiente.
>on pocos los estudios reali(ados sobre suelos arcillosos refor(ados con fibras.
>in embaro entre ellos cabe remarcar los estudios estticos desarrollados por
;Dbulut et al %)55C&, referenciado en el art$culo anteriormente mencionado.
Estos autores estudiaron el efecto de las fibras sintéticas de polipropileno y
polietileno tienen en el comportamiento de un suelo arcilloso. >e observó un
aumento en los parmetros de resistencia al corte.
herAall %)5!9& en dirección con el 1r.
@otero, indican que a mayor cantidad de fibra aplicada a un suelo limoso existe
un mayor comportamiento d2ctil en el suelo y un incremento exponencial en la
capacidad de cara.
/especto al efecto que produce el refuer(o con fibras en el módulo de
deformación aparecen resultados contradictorios en la literatura del tema, al
iual que en suelos ranulares.
* ;F'?+;+?3E>
>on numerosas las potenciales aplicaciones de suelos refor(ados con fibras:
estabili(ación de taludes, construcción de terraplenes, refuer(os de bases de
pavimentos y mejoramiento de suelos potencialmente licuables, entre otros. El
mejoramiento de suelos mediante la adición de fibras tiene las siuientes
ventajas 'i, %)554& referenciado en el art$culo publicado por Iettorelo y +laria
%)5!9&:
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M El refuer(o de fibras puede reali(arse mediante el uso de equipos
convencionales de construcción. 'a compactación del suelo refor(ado con
fibras puede efectuarse con los métodos tradicionales de compactación, sin
rieso de daar el refuer(o.
M ; diferencia de otros métodos de refuer(o yo estabili(ación, como la adición
de cemento o cal, la incorporación de fibras no se encuentra afectada por las
condiciones climticas.
M 'os materiales que pueden ser usados para las fibras son de muy bajo costo,
haciendo a este tipo de refuer(o altamente competitivo. 'os suelos refor(adoscon fibras han probado ser eficientes en la reparación de fallas en taludes
existentes como as$ también para la construcción de nuevos taludes, on muchas las potenciales aplicaciones del suelo refor(ado con fibras. >in
embaro se requiere de estudios de campo ms profundos y mayor experiencia
basada en el uso de la técnica para cuantificar con mayor confian(a el efecto
de las fibras en el comportamiento del suelo refor(ado
+3+'7>?3E>
M El mejoramiento del suelo con fibras de FE" es una alternativa
sustentable y con resultados experimentales positivos, sin embaro se
requieren ms estudios para saber su comportamiento dinmico y esttico, as$
como comprobar la cantidad de fibra óptima que se ajuste a los procesos
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constructivos y que incremente los parmetros de resistencia estticos y
dinmicos del suelo.
M Existen m2ltiples aplicaciones y beneficios en la utili(ación de este
material, lo que hace viables los estudios del comportamiento de la interaccióndel suelo y la fibra de FE".
M 3o existe mucha información relacionada con el comportamiento que
tienen las fibras de polietileno en un suelo blando expansivo, especialmente en
su comportamiento dinmico.
El material composite tiene las siuientes caracter$sticas %Elias et al., )55!&:
\Existe una transferencia de esfuer(os entre el suelo y el refuer(o, la cual toma
luar continuamente a lo laro del refuer(o.
\El refuer(o est distribuido a lo laro de toda la masa de suelo con un rado
de reularidad.
\'os esfuer(os son transferidos entre el suelo y el refuer(o mediante fricción
yo resistencia pasiva dependiendo del tipo de eometr$a del refuer(o.
>e ha detallado el concepto tradicional del refuer(o del suelo, sin embaro, la
adición de las fibras de manera aleatoria, enera una matri( de suelo refor(ado
homoénea que en teor$a evita la eneración de posibles planos de falla, ya
que en la manera que se presenten los esfuer(os se encontrarn fibras a lo
laro del suelo que ayuden a portarlos a manera de elementos tensionantes
mediante un mecanismo de interacción entre el suelo y la fibra.
En la literatura existente se encuentran numerosos trabajos que estudian elfibro refuer(o del suelo, sin embaro se concentran en su mayor$a en suelos
ruesos ranulares.
Evaluaron el efecto de las fibras en la compactación Froctor, utili(ando las
mismas dosificaciones que para el anlisis de las probetas a compresión no
confinada, de los datos de compactación no encontraron cambio sinificativo ni
en el contenido óptimo de humedad ni en el peso espec$fico seco mximo.
Fosteriormente con este porcentaje de arena, pasaron a la introducción de la
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fibra, utili(ando lonitudes de *, 6 y !) mm y dosificaciones de 5G, 5.4G, !G,
!.4G y )G. Encontraron incrementos sustanciales en la resistencia a la
compresión no confinada del suelo con el !5G de arena y con la fibra con la
combinación de 6mm a )G y !)mm a !G.
9 +3+'7>?3E>
El concepto de suelo fibro refor(ado presenta una buena opción de
mejoramiento de suelos. Existe una dosificación que podr$a ser considerada
como óptima, la cual presenta ventajas mecnicas en comparación al suelo en
estado remoldeado sin refuer(o.
1e los resultados obtenidos se puede concluir lo siuiente:
\El tamao de fibra desempea un papel importante en la resistencia a la
compresión no confinada del composite, obteniéndose un mejor desempeo en
eneral con tamaos menores de fibra.
\>e puede considerar como combinación óptima la fibra con =.4 mm de
lonitud a una dosificación de )G de peso seco del suelo estudiado.
\'a combinación considerada como óptima, obtuvo un aumento de resistencia
del B9G en comparación al suelo sin refuer(o, siendo el esfuer(o resistente
promedio iual a 4.9) Dcm).
\En una prueba de Ialor /elativo de >oporte el esfuer(o en el pistón
incrementa de manera similar para el suelo sin refuer(o y el composite, sin
embaro conforme la penetración contin2a, las fibras en el composite
comien(an a trabajar presentando un comportamiento mecnico ms favorable
al del suelo sin refuer(o.
Existe una relación de aumento de resistencia conforme aumenta la
dosificación de la fibra, sin embaro, debe aclararse que entre mayor es la
dosificación de la fibra, el proceso de me(clado y la obtención de una me(cla
homoénea se vuelve ms dif$cil.
El presente trabajo forma parte de una investiación que se encuentra todav$a
en proceso, se presentaron resultados de pruebas de compresión no confinada
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y de valor relativo de soporte encontrando mejoras considerables, sin
embaro, debe mencionarse que la importancia del método de fibro-
refor(amiento reside también en el aumento en la resistencia a tensión debida
a las fibras. En futuras investiaciones, se debe hacer hincapié en investiar el
comportamiento del composite ante esfuer(os de tensión.