Evaluación del uso de geosintéticos (geomallas) para aumentar la durabilidad de los afirmados con materiales convencionales del Cauca

Abstract

La red terciaria en Colombia constituye la mayor parte de la infraestructura vial del país y desempeña un papel fundamental en el desarrollo social y productivo de las zonas más alejadas. A pesar de esto, el 96% de su extensión se encuentra en mal estado. Para mejorar la conectividad, se ha utilizado el material de afirmado, cuyo uso está regulado por el artículo 311 de las especificaciones del Instituto Nacional de Vías (INVIAS). No obstante, su implementación implica espesores considerables de capa, lo que aumenta el presupuesto debido a la adquisición y transporte de los granulares, además de generar impactos ambientales negativos debido a la explotación excesiva de las fuentes de material y las emisiones contaminantes producidas por los vehículos de transporte. En los últimos años, se ha despertado un interés creciente en el uso de geosintéticos, que ofrecen diversas funciones para mejorar el comportamiento de los materiales. En particular, las geoceldas han surgido como una alternativa prometedora para reducir los espesores en los diseños de afirmado. Con el objetivo de investigar su comportamiento, se propone un estudio comparativo entre estructuras de afirmado diseñadas mediante tres métodos diferentes y sus equivalentes reforzados con geomallas. Para predecir el rendimiento de estas alternativas, se emplean los programas de elementos finitos Abaqus y MTA. A partir de los resultados obtenidos, se lleva a cabo un análisis de costos, determinando en qué casos es recomendable emplear el refuerzo con geomalla para la reducción de espesores.

The tertiary road network in Colombia represents the majority of the country's road infrastructure and plays a fundamental role in the social and productive development of remote areas. However, 96% of its extent is in poor condition. To enhance connectivity, the use of road stabilization materials, regulated by Article 311 of the National Roads Institute (INVIAS) specifications, has been employed. Nevertheless, its implementation involves significant layer thickness, leading to increased budgetary requirements for material acquisition and transportation, as well as negative environmental impacts due to excessive material sourcing and pollutant emissions from transport vehicles. In recent years, there has been a growing interest in the utilization of geosynthetics, which offer various functions to enhance material performance. Geocells, in particular, have emerged as a promising alternative for reducing thickness in road design. To investigate their behavior, a comparative study is proposed between conventional road structures designed using three different methods and their equivalents reinforced with geogrids. Finite element programs such as Abaqus and MTA are employed to predict the performance of these alternatives. Based on the obtained results, a cost analysis is conducted to determine the cases in which geogrid reinforcement for thickness reduction is recommended.