Efecto del Creep en el Diseño y Construcción de Muros de Suelo Reforzado con geomallas y geotextiles

El creep, o fluencia, es un fenómeno que se presenta en los materiales de construcción sometidos a cargas constantes durante largos periodos de tiempo, resultando en deformaciones que pueden afectar la integridad estructural de las construcciones. En el campo de la ingeniería civil, el efecto del creep en muros de suelo reforzado con geomallas y geotextiles es especialmente relevante y, en particular, es un aspecto fundamental en el diseño y construcción de estas estructuras.

Los muros de suelo reforzado son estructuras que utilizan geomallas y geotextiles para mejorar la estabilidad y resistencia del suelo, quedando sometidos a cargas constantes a lo largo de todo el período de servicio. Estos materiales pueden experimentar fluencia bajo la influencia de tales cargas, lo que puede llevar a un aumento gradual de las deformaciones y, en última instancia, a un fallo estructural. El efecto del creep en muros de suelo reforzado con geomallas y geotextiles es un factor crítico que debe ser cuidadosamente considerado en el diseño de estas estructuras.

La fluencia en detalle es la deformación de un material bajo la aplicación constante de un esfuerzo de tensión. A diferencia del comportamiento elástico, la deformación no ocurre repentinamente bajo la aplicación de la tensión o esfuerzo, sino que es el resultado del esfuerzo sostenido a lo largo del tiempo. Las etapas de la deformación por fluencia se muestran en la Figura 1. Aquí “ε0” es la deformación instantánea asociada con la aplicación del esfuerzo inicial. A esto le sigue la deformación por fluencia primaria, que es esencialmente el endurecimiento de trabajo (work hardening) a medida que el material se ajusta a la tensión aplicada. La fluencia secundaria o de estado estacionario es la más importante y es el foco de la mayoría de los estudios de fluencia. Finalmente, la fluencia terciaria aumenta exponencialmente con la tensión, generalmente debido al estrechamiento del espécimen, y eventualmente conduce a la falla por creep o fluencia.

 

Figura 1. Estados de deformación por creep o fluencia 

 

Las geomallas y geotextiles, al ser materiales poliméricos, siguen estas mismas tendencias generalizadas. El creep en geosintéticos para muros de suelo reforzado es función del polímero utilizado, del proceso de producción, de la temperatura de servicio y de los niveles de carga aplicados. La Figura 2 muestra datos que ilustran el comportamiento de fluencia secundaria y terciaria a niveles de tensión altos y bajos para diferentes polímeros utilizados en geosintéticos.

 

 

A) Creep al 20% de la tensión última	B) Creep al 60% de la tensión última
Figura 2 – Respuesta generalizada a la fluencia de varios tipos de polímeros (den Hoedt, 1976).

 

 

 

Para controlar esta situación, se debe aplicar un factor de reducción que limite la tensión o esfuerzo aplicado al geosintéticos para controlar el nivel de deformaciones, garantizando así la seguridad de la estructura. 

En el contexto de las geomallas de refuerzo, se cuenta con un orden de magnitud para el factor de reducción por creep para cada tipo de polímero comúnmente utilizados así:

 

 

 

Geomallas integrales de HDPE	2,60 a 2,70
Geomallas PET tejidas o tricotadas	1,40 a 1,58
Geomallas de barras o franjas de PET	1,40 a 1,45

 

 

Tomado de GSI White Paper #29 Creep Tension Testing of Geosynthetics* 

 

Los anteriores valores se utilizan para el cálculo de la resistencia disponible Tallow de acuerdo con Koerner 2012, aplicando la siguiente ecuación.

 

Donde 

TLTDS = resistencia de diseño a largo plazo 

Tult = resistencia del producto tal como se fabrica                                                                                                                                                                                                                              https://www.google.com

RFCR = factor de reducción de fluencia 

RFID = factor de reducción por cambio de instalación 

RFED = factor de reducción de la degradación ambiental 

 

Finalmente se indica que un menor valor del factor de reducción por creep, representa un polímero más estable y eficiente para el refuerzo de suelos en la construcción de muros de contención en suelo reforzado, taludes de alta pendiente y cimentaciones sobre suelos blandos. 

A través de la selección adecuada de materiales y consideraciones de diseño cuidadosas, se controla el impacto del creep y se asegura la estabilidad y durabilidad a largo plazo de estas estructuras.