Influencia de la adición de fibras de pet reciclado sobre la resistencia, cohesión y ángulo de fricción interna de suelos arcillosos aplicado a la estabilidad de taludes
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Date
2018-11
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
En esta investigación se presenta una alternativa para el mejoramiento de la resistencia,
cohesión y ángulo de fricción interna de un suelo arcilloso de alta plasticidad (CH), mediante
la aplicación del concepto de suelo fibro-reforzado, con la finalidad de incrementar el factor
de seguridad correspondiente al análisis de estabilidad de taludes de terraplenes viales
teóricos compuestos por dicho tipo de suelo. El refuerzo del suelo se realizó a través de
inclusiones aleatorias de fibras poliméricas de Polietileno Tereftalato (PET) reciclado, las
cuales fueron distribuidas de manera homogénea en la masa de suelo. Se realizó la
caracterización geotécnica del suelo natural, previo muestreo de 120 kilogramos de suelo
arcilloso extraído del talud lateral derecho ubicado a la altura del kilómetro 172 de la
carretera Trujillo-Huamachuco. Posteriormente fue realizado el ensayo de compactación del
tipo Proctor Estándar con el fin de obtener los parámetros de densidad seca máxima y
contenido de agua óptimo para poder realizar el programa experimental bajo estos
parámetros. La variable que se tomó en cuenta para el suelo fibro-reforzado fue el porcentaje
de adición de fibras de PET reciclado de 20 mm de longitud al 0.3%, 0.6%, 0.9%, 1.2% y
1.5% del peso seco del suelo, elaborándose un total de 54 probetas cilíndricas, para luego
evaluar el desempeño físico-mecánico de las diferentes combinaciones, mediante el ensayo
de compresión triaxial estático no consolidado – no drenado (UU) con confinamientos de
30, 60 y 120 kPa. De los resultados de las pruebas se comprobó que el porcentaje de adición
de fibras de PET mejoró hasta en un 49.45% la resistencia del suelo; asimismo, los
parámetros de cohesión y ángulo de fricción interna mejoraron en un 22.28% y 72.73%
respectivamente. Por último, a través del análisis matemático con el Método de Bishop, se
verificó que todos los porcentajes de adición de fibras de PET representan un aumento del
Factor de Seguridad respecto al del suelo arcilloso natural, con intervalos de mejora que van
desde 3.27% hasta 24.64%, determinándose que 0.6% es el porcentaje óptimo de adición.
Finalmente, se verifica que las fibras de PET reciclado tienen el potencial suficiente para
lograr mejorar la estabilidad de taludes de terraplenes viales conformados por suelos
arcillosos, presentando así una nueva alternativa ecológica para el rehúso a gran escala de
materiales de desecho en obras geotécnicas.
Description
This research presents an alternative for the improvement of the resistance, cohesion and
internal friction angle of a clay soil of high plasticity (CH), through the application of the
concept of fibro-reinforced soil, in order to increase the factor of safety corresponding to the
analysis of slopes’ stability of the theoretical road embankments composed of this type of
soil. The soil reinforcement was carried out through random inclusions of recycled polymer
fibers of polyethylene terephthalate (PET), which were distributed homogeneously in the
soil mass. The geotechnical characterization of the natural soil was realized, sampling of 120
kilograms of clay soil extracted from the right lateral slope located at kilometer 172 of the
Trujillo-Huamachuco highway. Subsequently, the compaction test of the Proctor Standard
type was realized in order to obtain the parameters of maximum density and optimum water
content to be able to carry out the experimental program under these parameters. The
variable that was taken into account for the fibro-reinforced soil was the percentage of
addition of recycled PET fibers of 20 mm length to 0.3%, 0.6%, 0.9%, 1.2% and 1.5% of
the dry weight of the soil, being elaborating a total of 54 cylindrical test pieces, to then
evaluate the physical-mechanical performance of the different combinations, by means of
the unconsolidated-undrained triaxial compression test UU with confinements of 30, 60 and
120 kPa. From the results of tests, it was found that the percentage of addition of PET fibers
improved up to 49.45% the resistance of the soil; likewise, the parameters of cohesion and
internal friction angle improved by 22.28% and 72.73% respectively. Through the
mathematical analysis with the Bishop Method, it was verified that all percentages of
addition of PET fibers represent an increase of the Safety Factor with respect to natural clay
soil, with improvement intervals ranging from 3.27% to 24.64%, determining that 0.6% is
the optimal percentage of addition. Finally, it was verified that the recycled PET fibers have
the potential to improve the stability of road embankment slopes composed of a clay soil,
thus presenting a new ecological alternative for the large-scale rejection of waste materials
in geotechnical works.
Keywords
Suelos arcillosos