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Teléfonos: (507) 292-4539 y 292-8608
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Desempeño Estructural de geomallas extruidas.
Introducción.
En un documento anterior, se comentó acerca de los estudios comparativos que han surgido en cuanto
al desempeño de las geomallas biaxiales con las triaxiales (ambas extruidas) en procesos de refuerzo de
suelos y pavimentos. Desde el 2007 incursionó en el mercado con una fortísima campaña mundial, la
geomalla extruida conocida como “triaxial”, debido a la geometría de las aberturas, la cual es triangular,
a diferencia de las biaxiales cuyas aberturas son cuadradas o rectangulares (ver Figura 01).
La estrategia de mercadeo fue muy efectiva, pero con el transcurrir del tiempo, muchos diseñadores y
universidades a nivel mundial, han comenzado a obtener resultados de ensayos que no demuestran
ninguna diferencia apreciable en el comportamiento en campo de estos dos productos, llegando algunos
ensayos a determinar que incluso una geomalla biaxial tiene mejor desempeño (Univ. Tennessee, 2009).
En este documento se presenta un compendio de los resultados y conclusiones de estos ensayos y las
opiniones de quienes han trabajado con ambas geomallas.
Figura 01 – Comparativo geométrico de las geomallas triaxiales y las biaxiales.
Comportamiento mecánico.
La principal forma de refuerzo de las geomallas extruidas radica en su capacidad para confinar (interlock)
el material granular de un piso o pavimento, este beneficio produce una mejor distribución de esfuerzos
sobre el suelo reforzado. Para lograr este efecto, los fabricantes toman una lámina de polipropileno, la
cual perforan y estiran en un proceso controlado para reacomodar las moléculas y producir una
potencial resistencia a la tensión e incluso a la torsión. Una vez que las partículas quedan confinadas
entre las aberturas de las geomallas, la deformación de la capa reforzada es reducida y activada la
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fricción entre los componentes del refuerzo lo cual produce la absorción de esfuerzos y su mejor
distribución por el material geosintético.
Figura 02 – Esquema de confinamiento de las geomallas.
Entre los parámetros fundamentales considerados para determinar o anticipar el comportamiento de la
geomalla una vez instalada y soportando las cargas de servicio, podemos mencionar:
• La resistencia inicial a tensión, al 2% y 5% de deformación (ASTM D-6637 y GRI-GG1)
• Módulo de Tensión inicial (ASTM D-6637)
• La rigidez torsional (Ensayo del US Army Corp of Engineers – COE), parámetro conocido también
como estabilidad de la abertura.
Existen otros parámetros que en realidad tienen una importancia menor al momento de evaluar el
comportamiento en campo de las geomallas, tal es el caso de la eficiencia de las juntas (GRI-GG) y la
resistencia última a tensión (ASTM D-6637), aproximadamente a un 15% de deformación (Vea el
documento Geo21-Resistencia a Tensión de Geomallas).
La norma ASTM D-6637 es la utilizada para medir la resistencia a tensión de las geomallas, expresada en
kN/m. Es una prueba índice, es decir, se ejecuta en muestras aisladas y sin contacto con ningún tipo de
suelo, lo que implica estar del lado de la seguridad estructural, ya que el confinamiento en campo, hará
que los valores de resistencia real sean mayores (entre 5% y 30%). Varios estudios se han realizado para
pruebas de arrancamiento (pull out) con la interacción geomalla-suelo que conducen a conclusiones que
demuestran el grado de conservación al considerar la prueba índice de la ASTM D-6637. Para esta
prueba de resistencia a la tensión también puede utilizarse la norma ISO-10319.
Es oportuno indicar que la norma define que esta prueba se realice unidireccionalmente; es decir, que
para geomallas biaxiales se debe probar primero en una dirección y luego en la otra, no se realizan de
forma simultánea. Se puede tomar una costilla (Método A) o varias a la vez (Método B) para medir la
resistencia a tensión, de acuerdo al esquema propuesto en la norma.
Si se utiliza otra forma de medición no especificada, debe entonces describirse la metodología muy
particular, en caso de no estar contemplada en la norma que rige la medición de resistencias a tensiones
en geomallas.
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Figura 03 – Configuración no establecida en ASTM D-6637. Prueba en geomalla Biaxial.
La norma ASTM D-6637 no menciona ningún mecanismo para geometrías diferentes, como el caso de
las geomallas triangulares. Puede que en el futuro las investigaciones continúen y se establezca una
normativa para este arreglo geométrico, entonces tendremos una forma de medir la resistencia a
tensión de las geomallas triangulares.
En cuanto a la Rigidez Torsional, es una medida de la rigidez en el plano y la estabilidad de las costillas y
las juntas de la geomalla. Esta propiedad ha demostrado ser clave para el desempeño de pavimentos
con geomallas. El US Army Corp of Engineers ha realizado pruebas a escala real y ha concluido que la
única propiedad índice que muestra una correlación adecuada con el desempeño en pruebas de campo
es la Rigidez Torsional (Reporte DOT/FAA/RD-92-25; Webster, 1992)
Geomalla Triangular.
Durante más de 30 años se han utilizado, ensayado e investigado las ventajas comprobadas de las
geomallas biaxiales, es sólo a partir del 2007 cuando irrumpe una campaña de mercadeo que introduce
las geomallas triangulares. Como ya mencionamos, no existen suficientes estudios a la fecha que
verifiquen ventajas significativas de este producto, salvo los argumentos de sus fabricantes, los cuales
requieren sustentación técnica y de campo.
La mayoría de los entes gubernamentales a nivel mundial, tienen especificaciones orientadas
exclusivamente a geomallas biaxiales para refuerzo de vías, específicamente geomallas Tipo I y Tipo II.
Esto se basa en estudios propios e investigaciones a escala real, además de la demostración de miles de
obras exitosas reforzadas con geomallas biaxiales. No hay especificaciones para geomallas triangulares.
Las geomallas tipo II son más rígidas que las tipo I, debido a la mayor cantidad de resina en sus costillas y
juntas, aproximadamente un 50% mayor. Una geomalla tipo I, debe tener entre 200 y 250 gr/m2 de
resina (MacGrid EG-20S); mientras que una geomalla tipo II pesa aproximadamente entre 300 y 350
gr/m2 (MacGrid EG-30S). Las pruebas realizadas en la geomalla triangular Triax-160 indican un peso
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aproximado de 237 gr/m2, lo cual la clasifica como tipo I. La geomalla triangular Triax-170 pesa
aproximadamente 308 gr/m2 (Tipo II). Mediciones realizadas en las investigaciones del Louisiana
Transportation Research Center.
La geomalla triangular tiene limitaciones impuestas por la física del proceso de fabricación la cual
presenta un serio inconveniente. En el producto hay tres pares de costillas en lugar de los dos conjuntos
en los productos biaxiales de abertura cuadrada. También, como las uniones deben soportar la carga en
la fabricación de estiramiento de todos los nervios, al mismo tiempo, éstas deben ser grandes y fuertes.
El efecto neto de estos dos factores es que las costillas son muy delgadas y frágiles en comparación con
las costillas de las geomallas biaxiales. La geomalla de abertura triangular es aproximadamente 10% más
pesada por metro cuadrado que la biaxial. Aun así, sus costillas son mucho menos robustas.
Por otro lado, las pruebas de instalación y exhumación, han reportado mayor posibilidad de daños
durante instalación en geomallas triangulares por efectos de sus uniones y el espesor de las costillas.
Esto es tan cierto que el fabricante de la geomalla triangular no reporta estos valores pero sí lo hace en
las biaxiales.
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¿Cómo se mide la tensión de las geomallas triangulares de acuerdo a la norma ASTM D-6637?
NO ES POSIBLE.
Intento de Solución: Radial Stiffness (Rigidez Radial).
¿Rigidez Radial?
Según las fichas técnicas de las geomallas triangulares, cumplen con un parámetro definido como “radial
stiffness” (rigidez radial) e indican que se basa en las normas para pruebas a tensión ASTM D-6637 o ISO-
10319.
De acuerdo a la norma ASTM D-4439, la rigidez es una resistencia a la flexión no una resistencia a la
tensión. Por otro lado, la norma ASTM D-6637 no define ninguna rigidez radial, sino una resistencia a la
tensión.
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Conclusión: No puede argumentarse efectivamente que la llamada rigidez radial esté basada en la
norma ASTM D-6637. En vista de este hecho, las fichas técnicas de la geomalla triangular señalan:
Para el mercado de Nueva Zelanda:
“Modulus tests carried out within the scope and principle of ISO 10319:1996.” (New Zealand)
Se indica que las pruebas del módulo de tensión se llevan a cabo dentro del “alcance y los principios” de
la norma ISO 10319.
Para el mercado americano:
“Radial stiffness is determined from tensile stiffness measured in any in-plane axis from testing in
accordance with ASTM D-6637-01 “.
Se indica que la rigidez a tensión se determina en cualquier eje de acuerdo a la norma ASTM D-6637; sin
embargo, la norma no clasifica este método en esta forma. Se indica claramente que los resultados
deben reportarse en la dirección de la máquina (MD) y en la dirección transversal (TD ó XMD).
Si no se realiza de acuerdo a la norma, se debe reportar como una desviación de la misma.
Cuadros comparativos.
Para el diseño de pavimentos con geomallas, normalmente se utiliza el método de Giraud & Han, el cual
basa el espesor de las capas en la rigidez torsional. A continuación se presenta una comparación basada
en las fichas técnicas y resultados obtenidos en investigaciones en campo:
Otra comparación interesante es la que resulta de la rigidez a 0.5% de deformación (elongación):
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Las geomallas MacGrid EG son más rígidas que las triangulares en la dirección de la máquina (MD) y en la
dirección transversal (TD). Las normas utilizadas no incluyen un requerimiento para probar la "rigidez
radial" en la dirección diagonal (DD), pero para el efecto de confinamiento del suelo junto con la
estabilidad de abertura tiende a considerar la geomalla MacGrid EG como una célula "rígida". En este
caso, es razonable asumir que el componente vectorial diagonal de la rigidez en 0,5% de elongación no
será menor que la obtenida en las direcciones de la máquina o en la dirección transversal.
Advertising Standard Authority (ASA-2009).
En Mayo del 2009, un fabricante de geomallas biaxiales interpuso una demanda en contra del fabricante
de la geomalla triangular, por sus afirmaciones no sustentadas en sus catálogos. La demanda se presentó
ante la Advertising Standards Authority (www.asa.org.uk) bajo la denominación TF_ADJ_46265. El
resultado fue un estudio científico donde se determinó que la publicidad debería ser cambiada pues no
había pruebas demostrativas de las ventajas de la geomalla triangular en comparación con las biaxiales,
luego de los ensayos en campo.
Comentarios finales.
Las pruebas realizadas y la información técnica comparada, no muestras ventajas apreciables entre las
geomallas triangulares y las biaxiales. Debe reconocerse la estrategia de mercadeo implementada por los
fabricantes de la geomallas triangular, pero se requieren mayores estudios que aporten datos confiables,
de entidades ajenas y no vinculadas con los fabricantes para apreciar alguna ventaja significativa. De
momento podemos enunciar que ambas geomallas producen un efecto de confinamiento aunque las
biaxiales cuentan con extensos estudios bien fundamentados e investigaciones que avalan su buen
funcionamiento.
En caso que alguna especificación indique el uso de geomallas triangulares, una alternativa es el uso de
las geomallas biaxiales, las cuales a la fecha han constituido la mejor alternativa técnica y mecánica.
Ing. Alexis Vergara.
IGS – Member
Gerente Técnico Promocional
Maccaferri de Panamá S.A.
