METODO PARA LA DETERMINACION DE LA RESISTENCIA

AL RASGADO TRAPEZOIDAL DE GEOTEXTILES

I.N.V.  E – 903

  

1. OBJETO

Este método de ensayo es un índice que permite determinar la fuerza requerida para continuar o propagar un rasgado en geotextiles tejidos, no tejidos, tejidos de punto y telas estratificadas, por el método trapezoidal.  

1.1 Esta norma describe el procedimiento para la determinación de la resistencia al rasgado trapezoidal de geotextiles. Este método corresponde a una propiedad índice y no ofrece la información suficiente para considerarse un criterio de diseño en todas las aplicaciones de geotextiles.  

1.2 Los resultados se deben expresar en unidades de Sistema Internacional.  

1.3 Esta norma puede involucrar materiales, maniobras y equipos peligrosos, sin embargo no implica referirse a todos los problemas de seguridad asociados con su empleo. Es responsabilidad del usuario constatar antes de su utilización, las prácticas y las condiciones tanto de seguridad como de sanidad, así como determinar su aplicación. 

2. DEFINICIONES 

2.1 Atmósfera para ensayo de Geotextiles. Aire que se mantiene a una humedad relativa de 65 ± 5% y a una temperatura de 21 ± 2°C. 

2.2 Geotextil. Cualquier textil permeable utilizado en fundación, suelo, roca o tierra, o cualquier otro material relacionado con la ingeniería geotécnica, que forma parte integral de un proyecto, estructura o sistema elaborado por el hombre.  

2.3 Resistencia al rasgado. Fuerza requerida para iniciar o continuar un rasgado en una tela bajo condiciones específicas. Este método de ensayo utiliza el valor máximo de la fuerza de rasgado como la resistencia al rasgado.   

2.4 Dirección transversal de la máquina (trama). Dirección en el plano de la tela, perpendicular a la dirección de fabricación de la misma. 

2.5 Dirección de la máquina (urdimbre). Dirección en el plano de la tela paralelo a la dirección de fabricación de la misma. 

2.6 Propiedad índice. Evaluación indirecta de cómo será el desempeño de un geosintético una vez se encuentre instalado. Es un índice del comportamiento y se establece en condiciones inconfinadas. NO reproduce las condiciones de trabajo, sólo permite evaluar productos entre sí y establecer especificaciones de proyectos. 

3. EQUIPO 

3.1 Máquina de ensayo de tracción. La máquina de ensayo debe estar dotada de un dispositivo para medir longitudes de alargamiento de las probetas, debe garantizar que la velocidad de separación se mantenga constante en el tiempo y debe constar de un par de mordazas entre las cuales se coloca el geotextil que va a ser ensayado.  

3.2 Mordazas. Deben tener superficies de agarre paralelas, planas y capaces de prevenir el deslizamiento del espécimen durante el ensayo. Las dimensiones de cada mordaza deben ser 50.8 mm por 76.2 mm (como mínimo), con la dimensión más larga perpendicular a la dirección de aplicación de la carga. 

3.3 Molde trapezoidal. Este molde es opcional y se utiliza para marcar el espécimen. Las dimensiones del molde se muestran en  la Figura 1. 

Figura 1. Esquema del molde trapezoidal 

 

4. SIGNIFICADO Y USO 

4.1  El método para determinar la resistencia al rasgado trapezoidal de los geotextiles es un ensayo que produce una tensión a lo largo de una trayectoria razonablemente definida, de tal forma que el rasgado se propague en dirección del ancho del espécimen.  

La resistencia al rasgado trapezoidal de geotextiles tejidos es determinada básicamente por las propiedades de las cintas o elementos que los constituyen, los cuales están sujetos por las mordazas. En geotextiles no tejidos, debido a que las fibras están dispuestas de una forma más o menos aleatoria y son capaces de reorientarse en dirección a la carga aplicada, la máxima resistencia al rasgado trapezoidal de la nueva reorientación se logra cuando se desarrolla una tensión mayor que la requerida para romper una o más fibras simultáneamente.  

4.2 El método de rasgado trapezoidal es útil para determinar la resistencia relativa de diversos geotextiles o en diferentes direcciones de un mismo geotextil. 

4.3 El procedimiento que se sigue por este método puede ser usado como parte de los ensayos para aceptar despachos comerciales, pero teniendo precaución que la información de la precisión entre laboratorios puede presentar dispersiones. Se recomienda hacer ensayos comparativos como aparece en el Aparte 4.3.1. 

4.3.1 En el caso de establecer una discusión por la diferencia entre  valores reportados cuando se utilice la metodología del ensayo INV E-903 (ASTM D4533) para la aceptación de un despacho comercial, el comprador y el productor deberán practicar ensayos comparativos  que permitan establecer la dispersión estadística entre los laboratorios, para lo cual se recomienda aplicar criterios estadísticos consistentes. Como mínimo, las dos partes deberán tomar un grupo de especímenes o probetas para ensayo lo más homogéneos posible y que provengan del lote en cuestión. Los especímenes son asignados aleatoriamente en números iguales para cada laboratorio para ser ensayados. Los promedios de los resultados obtenidos de los laboratorios deben ser comparados usando la “t” de Student y el aceptable nivel de probabilidad elegidos por las partes antes de realizarse los ensayos. Si se encuentra una desviación, su causa debe ser encontrada y corregida, o el comprador y el productor deben estar de acuerdo para interpretar los resultados de ensayos futuros a la luz de la desviación conocida. 

4.4 Muchos geotextiles pueden ser ensayados por este método. Algunas modificaciones en las técnicas de fijación en las mordazas pueden ser necesarias dependiendo de la estructura del geotextil. Adaptaciones especiales podrán ser requeridas para geotextiles más resistentes, o elaborados a partir de fibra de vidrio, para prevenir que se resbalen o se dañen por la presión entre las mordazas. Estas adaptaciones pueden incluir revestimientos con cartón para acolchonar el geotextil dentro de la mordaza. 

4.5 Este método de ensayo es aplicable para especímenes húmedos o secos. Pueden ser usados dispositivos de extensión constante (Constant Rate of Extension, CRE), o dispositivos CRT (Constant   Rate of Transverse), aun así, puede no haber una correlación entre sí. Consecuentemente estos dos tipos de aparatos medidores no pueden intercambiarse entre sí. En caso de controversia las máquinas del tipo CRE prevalecen.                          

5. MUESTREO Y SELECCION 

5.1 División en lotes y muestras de lotes. Se divide el material en lotes y se toma una muestra del lote de acuerdo con lo especificado en la norma INV E-908 (ASTM D4354). Los rollos de geotextil son la principal unidad de muestreo. 

5.2 Muestra de laboratorio. Para la muestra de laboratorio, de cada rollo seleccionado como muestreo de lote se deben descartar las dos primeras vueltas y cortar un metro lineal por el ancho del rollo. La muestra correspondiente debe estar limpia y seca y debidamente empacada.  

5.3 Número de especímenes 

5.3.1 Estimativo no confiable de v. Cuando no existe un estimativo confiable de v, para el laboratorio del usuario, se especifica el número fijo de 10 especímenes para los ensayos en la dirección de la máquina y 10 para los ensayos en la dirección transversal de la misma. El número de especímenes se calcula utilizando v = 9.5% del promedio, tanto en la dirección de la máquina como en la dirección transversal de la misma. Estos valores de v son un poco mayores que aquellos utilizados generalmente en la práctica. Cuando se encuentra un estimativo confiable de v para el laboratorio del usuario, la ecuación (1) requerirá un número menor de especímenes que el establecido.   

5.3.2 Estimativo confiable de v. Cuando existe un estimativo confiable de v, basado en un amplio historial de registros para materiales similares, ensayados en el laboratorio del usuario, se calcula el número necesario de especímenes utilizando la ecuación (1): 

n = (tv/A)2                         (1)

Donde:

  

n = número de especímenes de ensayo (redondeando por exceso a un número entero)

v =  estimativo confiable del coeficiente de variación para observaciones individuales sobre materiales similares en el laboratorio del usuario, en condiciones de precisión de un solo operario (%)
t = valor del método t – student para límites unilaterales, un nivel del 95% de probabilidad y los grados de libertad asociados con el cálculo de v (Ver Tabla 1)

 A = 5,0% del promedio, valor permitido de la variación

 

TABLA 1. Valores de t – Student para los límites unilaterales

y la probabilidad del 95% (1)

df

Unilaterales

df

Unilaterales

df

Unilaterales

1

6.314

11

1.796

22

1.717

2

2.920

12

1.782

23

1.711

3

2.353

13

1.771

26

1.706

4

2.123

14

1.761

28

1.701

5

2.015

15

1.753

30

1.697

6

1.943

16

1.746

40

1.684

7

1.895

17

1.740

50

1.676

8

1.860

18

1.734

60

1.671

9

1.833

19

1.729

120

1.658

10

1.812

20

1.725

 

 

 

(1): Los valores de esta tabla se calcularon mediante el uso del programa 03848D de la biblioteca del usuario Hewlett Packard “Valores unilaterales y bilaterales críticos de la prueba t-student” y 00305D “Distribución normal e inversa mejorada”.

 

 

6. PREPARACION DE LOS ESPECíMENES 

6.1 Se toman muestras a una distancia mínima de 1/20 del ancho a partir del borde de la tela o a 150 mm, escogiendo el menor. De cada muestra se cortan especímenes rectangulares de 76.2 mm por 201.6 mm. Se cortan n especímenes en sentido longitudinal y n especímenes en sentido transversal, como se muestra en las Figuras 2 y 3 respectivamente.

Sentido
Máquina
(Urdimbre)
Ancho del Rollo(x)
 

  

Figura 2. Esquema para toma de                        Figura 3. Esquema para toma de

especímenes en sentido longitudinal                     especímenes en sentido transversal

 

6.2 Los especímenes que serán usados para determinar la resistencia al rasgado en la dirección de la máquina (urdimbre), serán cortados con su dimensión más larga paralela a esta dirección. 

Los especímenes que serán usados para determinar la resistencia al rasgado en la dirección transversal (trama), se cortarán con la dimensión más larga paralela al sentido transversal de la dirección de la máquina. 

Se debe marcar en cada espécimen un trapecio isósceles, usando el molde indicado en la Figura 1. Se hace un corte preliminar de 15 mm de longitud, en la mitad del segmento de 25 mm que se encuentra sobre el borde del geotextil (Ver Figura 1). 

6.3 Acondicionamiento. Se acondicionan los especímenes hasta que alcancen la atmósfera para ensayos de geotextiles. Se considera que se ha alcanzado el equilibrio cuando el incremento en masa del espécimen en pesajes sucesivos, a intervalos no menores de 2 horas, no exceda el 0.1% de la masa del espécimen.  

6.4 Los especímenes que deban ser ensayados en condiciones húmedas, deben ser sumergidos en agua que se debe mantener a una temperatura constante de 21 ± 2°C. El tiempo de inmersión será el suficiente para humedecer el espécimen completamente; esto es indicado por un cambio no significativo en resistencia o deformación, luego de un período de inmersión de al menos 2 minutos. Con el fin de obtener un humedecimiento total, puede ser necesario y aconsejable adicionar máximo hasta 0.05% de un agente humectante neutro no iónico, al agua. 

Nota: Dependiendo de la aplicación del geotextil y del material con el que está elaborado, se puede hacer el ensayo en condición húmeda o seca. 

 

7. PROCEDIMIENTO 

7.1 Se ensayan los especímenes acondicionados en atmósfera estándar del ensayo de acuerdo con el numeral 2.1. 

7.2 En caso de realizar el ensayo en condición húmeda, éste deberá hacerse dentro de los siguientes dos (2) minutos después de retirar el espécimen del agua. 

7.3 Se fija la distancia entre las mordazas al iniciar el ensayo en 25 ± 1 mm y se fija el intervalo de carga para la máquina de ensayos de tal forma que la carga máxima ocurra entre el 15 y el 85% de la escala total.  La velocidad de operación de la máquina se debe mantener constante en 300 ± 10 mm/min. 

7.4 Asegurar el espécimen de ensayo en la máquina sujetándolo a lo largo de los lados no paralelos del trapecio de tal manera que los bordes de las mordazas estén en línea con el lado del trapecio de 25 mm de longitud y el corte esté en el centro de las mordazas. Se debe dejar el lado más corto de tal forma que quede tirante y permita que la tela sobrante quede en forma de pliegues. 

7.5 Poner en movimiento la máquina y registrar la fuerza de rasgado en un gráfico. La fuerza de rasgado puede alcanzar varios picos, en este caso se deben presentar los diferentes máximos y mínimos como se muestra en la Figura 4. Registrar la máxima fuerza obtenida en Newtons, tal como se muestra en la Figura 4.

 

 

  Figura 4. Curva de fuerza vs elongación para ensayo de especímenes individuales.
(a) Curva mostrando varios máximos  (b) Curva mostrando un solo máximo

 

7.6 Si el geotextil se desliza entre las mordazas o si 25% ó más del espécimen rompe en un punto entre los 5 mm cercanos al borde de la mordaza, se puede escoger una de las siguientes alternativas: (1) forrar o recubrir las mordazas, (2) proteger la tela bajo el área de las mordazas; (3) modificar la superficie de la mordaza. Si una de las modificaciones anteriores es escogida, ésta debe ser indicada en el informe. En ningún caso se pueden modificar las dimensiones establecidas. 

7.7 Si el resultado de un ensayo individual se desvía 25% ó más del promedio de los resultados del ensayo de una muestra, éste no debe ser tenido en cuenta, y un espécimen adicional debe ser ensayado. Calcular el promedio excluyendo los valores extremos. 

 

8. CÁLCULO 

Resistencia al rasgado trapezoidal. Se calcula la resistencia al rasgado promediando los valores de la resistencia al rasgado obtenidos para los especímenes ensayados de cada una de las muestras de laboratorio. Se debe determinar en forma separada para los especímenes en dirección de la máquina (urdimbre) y para los especímenes en dirección transversal a ésta (trama). 

 

9. INFORME 

El informe de los resultados debe contener los siguientes puntos: 

§   Indicar que los ensayos se realizaron con base en esta norma. Describir el material o producto muestreado y el método de muestreo empleado.

 

§   Reportar, para cada muestra de laboratorio, los valores obtenidos para los n especímenes ensayados y su promedio aritmético de la resistencia al rasgado expresada en Newtons (N).

 

§ Reportar el número de especímenes ensayados en cada dirección de cada una de las muestras de laboratorio.

 

§  Indicar el estado de los especímenes (húmedos o secos).

 

§    Indicar el tipo de máquina de ensayo utilizada (CRE, CRT).

 

§    Indicar la carga máxima que se puede obtener en el intervalo utilizado para el ensayo.

 

§    Indicar si las mordazas fueron acondicionadas para realizar el ensayo.

 

§    Indicar cualquier modificación de los especímenes de muestra ya fabricados, o en el método de ensayo según se describa. 

 

10. REFERENCIAS

 

ASTM D 4533

ICONTEC 2003 (C16.113/84)