Sociedad Mexicana de Ingeniera EstructuralSociedad Mexicana de Ingeniera Estructural

EMPLEO DE MALLAS POLIMRICAS EN LA CONSTRUCCIN DE VIVIENDA.

Alejandro Ramrez Manzano1 y Dolores Rosas Mota2

RESUMEN Se describen sistemas constructivos que emplean productos polimricos, conocidos genricamente como geoproductos o geosintticos y que en su mayora se fabrican como hojas o lminas con propiedades filtrantes, drenantes, de barrera hidrulica, de refuerzo mecnico y otras, los cuales sustituyen con ventajas a sistemas constructivos tradicionales basados en materiales como suelo, filtros ptreos, roca y agregados. Se describen las caractersticas generales de los materiales bsicos, sus mecanismos de funcionamiento y se muestran ejemplos de su inclusin en sistemas constructivos relativos a la estabilizacin de suelos blandos, al drenaje e impermeabilizacin de suelos y estructuras, a la prevencin de la erosin y a la construccin de muros y taludes estabilizados mecnicamente. LOS POLMEROS Los polmeros son compuestos qumicos formados por molculas de muy alto peso molecular, y de aquellos fabricados por el hombre, a partir de la petroqumica secundaria, son varios del tipo conocido como plsticos, los que se utilizan para fabricar los geosintticos o geoproductos. Estos polmeros, principalmente polipropileno, polister, polietileno de alta densidad, nailon, policloruro de vinilo (PVC) y poliestireno de alto impacto, tienen como caractersticas principales, el poseer pesos especficos menores o ligeramente mayores que la unidad, capacidad de ser formados mediante procesos trmico-mecnicos, con amplio espectro de resistencia mecnica de distintos tipos; tienen adems, la posibilidad de modificar sus propiedades, mediante tratamientos qumicos, trmicos y mediante la incorporacin de diversos tipos de aditivos, durante su proceso de fabricacin. Poseen muy bajos pesos especficos, y diferentes rangos de resistencia qumica, mecnica, biolgica, al intemperismo, as como gran versatilidad para ser moldeados con distintas estructuras y formas, que les imparten caractersticas tiles para ser empleados como materiales de construccin, complementando, mejorando o inclusive sustituyendo con ventaja a materiales tradicionales como los metales, agregados, suelos, etc. El empleo de plsticos en la construccin, se encuentra muy extendido y actualmente existen decenas de ejemplos de productos de plstico que han ganado aceptacin por su probado desempeo en cientos de obras de construccin, en todo el mundo, da con da. Sin embargo, el desarrollo de polmeros de mejores propiedades, as como su transformacin por otras industrias, que les permiten adquirir casi cualquier forma, ha permitido que en los aos ms recientes su empleo se extienda a aplicaciones muy demandantes, de los cuales ejemplos muy visibles en la vida diaria son los chalecos antibala, escudos para los cuerpos policacos, y, por supuesto, los productos denominados geosintticos. LOS GEOPRODUCTOS O GEOSINTTICOS

1 Director Tcnico, Geo-Productos Mexicanos, S.A. de C.V., Francisco I. Madero 113, Col. Barrio San

Miguel, 08650 Mxico, D.F. Telfono: (55) 8590-6300 al 03; fax: (55) 56-96-13-88 aramirezgeoproductos@hotmail.com

2 Ingeniera de Proyecto, Geo-Productos Mexicanos, S.A. de C.V., Francisco I. Madero 113, Col. Barrio San Miguel, 08650 Mxico, D.F. Telfono: (55) 8590-6300 al 03; fax: (55) 56-96-13-88 drosasgeoproductos@hotmail.com

V Simposio Nacional de Ingeniera Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro. 2007

Los geoproductos se definen como productos planos que se fabrican en forma de hojas o lminas a partir de materiales polimricos no biodegradables, que se usan en conjunto con suelo, roca y otros materiales de la ingeniera geotcnica, como parte integral de un proyecto, estructura o sistema realizado por el hombre. Las propiedades generales de este tipo de materiales de construccin, son las siguientes:

Son materiales continuos Son extremadamente ligeros Son flexibles Son materiales planos, de espesor despreciable (en comparacin con los de las capas de suelo, roca

u otros materiales de construccin con los que se combinan). Tienen resistencia en su plano Pueden ser muy permeables o muy impermeables Son No Biodegradables No les afecta la Corrosin Poseen un amplio rango de resistencia al ataque de agentes qumicos agresivos

TIPOS DE GEOPRODUCTOS La familia de geoproductos consta de los siguientes materiales:

Geotextiles: Son textiles permeables para filtrar, separar y reforzar al suelo Georedes: son mallas con forma de red, que se utilizan para reforzar al suelo y los agregados Geomembranas: son lminas planas que funcionan como barrera hidrulica, para construir sistemas

impermeables Geodrenes: son lminas que en su estructura monoltica poseen espaciadores que sirven para drenar

lquidos en su plano, sustituyendo por completo los subdrenes construidos con agregados. Geomallas: son mallas flexibles y porosas, constituidas por filamentos dispuestos en diversos

arreglos, que se utilizan como cubiertas para impedir la erosin del suelo. Geoceldas: son estructuras tridimensionales a base de geosintticos, para contener y soportar

rellenos en taludes. (a) Geored (b) Geodren (c) Geocelda (d) Geomembrana

Fig. 1 Diferentes tipos de geoproductos

VENTAJAS DEL EMPLEO DE LOS GEOPRODUCTOS Como se mostrar ms adelante, con el empleo de los materiales geosintticos se obtienen alguno o varios de los siguientes beneficios:

Reduccin de espesores y en general de importantes volmenes de materiales de banco. Reduccin del volumen de despalme y excavacin. Reduccin del tiempo de construccin y por lo tanto del costo financiero. Reduccin de gastos de conservacin, por lograr mayor efectividad y durabilidad de las soluciones.

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Posibilidad de reciclar y usar materiales que de otro modo seran desechados del sitio y sustituidos por otros.

Prevencin de la erosin del suelo y reforestacin natural, sin inversin en semilla. Prevencin efectiva y a menor costo, de la contaminacin del suelo y agua.

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS A BASE DE GEOPRODUCTOS 1.0 Drenaje de Suelos y Estructuras En esta aplicacin existen los siguientes subsistemas: 1.1 Filtracin.- Esta aplicacin se refiere al empleo de telas filtrantes que se utilizan para imponer una frontera permeable entre agregados limpios, permeables, y capas de suelos de inferior calidad, con el fin de mantener las propiedades de alta capacidad de conduccin del agua del material ptreo, previniendo fallas comunes de los drenajes, como la oclusin, originada frecuentemente por el empleo de materiales de granulometra inadecuada, como se muestra en la Fig. 2. Los textiles filtrantes o geotextiles se utilizan en subdrenes, capas permeables en terraceras, pozos de absorcin, etc., en combinacin con roca limpia, aunque sta no posea la granulometra necesaria para ser considerada filtro. Por el contrario, si se emplea roca limpia mal graduada en combinacin con un geotextil adecuadamente seleccionado, es posible reducir la dimensin de los drenes y posiblemente eliminar el empleo de tubera para conducir el agua (Fig. 4). La justificacin para ello, es que mediante la inclusin del geotextil, se libera a la roca de filtrar las partculas de suelo en su masa, quedando nicamente con la funcin de conducir el agua captada hacia las salidas.

La forma en que se realiza lo anterior, es utilizando las curvas de permeabilidad de materiales gruesos, mal graduados, en lugar de la curvas de filtro ptreo que se deben usar, cuando no se emplea un geotextil.

(a) (b) (c) Fig. 2 La escasez de materiales ptreos de filtro ocasiona el uso de materiales inadecuados que

ocasionarn fallas de las obras. 1a y 1b: roca utilizada en vez de filtro en un subdren de carretera y en el respaldo de un muro de contencin. 1c: Falla del talud de una carretera por inadecuado

drenaje.

Aunque la aplicacin es de filtracin, dicha funcin no se lleva a cabo por el geotextil en s, sino mediante alguno de varios mecanismos de interaccin entre las fibras componentes del geotextil y los granos del suelo. En la figura 3a se muestra un mecanismo por el cual el geotextil facilita la formacin de un filtro natural compuesto por partculas del propio suelo, a las que el geotextil imparte resistencia a la socavacin.

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a) Formacin de un filtro de suelo, por accin del geotextil b) Curvas granulometra vs permeabilidad

Fig.3 a) Mecanismo de filtracin por un geotextil, en una capa permeable de un pavimento b) Curvas Granulometra-Permeabilidad

Aplicacin Prctica de Filtracin

Utilizando grava mal graduada en una capa drenante o dren de trinchera, es posible reducir el volumen de material ptreo por simple sustitucin del coeficiente de permeabilidad de un filtro por el de una roca mal graduada: De la figura 3 b: Permeabilidad de roca de filtro: kf = 2 pies/da Permeabilidad de roca mal graduada de 1 pulgada: kmg = 120,000 pies/da La reduccin del tamao del dren se obtiene aplicando la ecuacin:

q = k i A Donde:

q = Flujo, m3/da k= Coeficiente de permeabilidad, m/da i=