M TODO PARA LA DETERMINACIN DE LA CARGA DE ROTURA Y LA ELONGACIN DE GEOTEXTILES (MTODO GRAB)

I.N.V. E 901 07

1 . OBJETO

1.1. Esta norma tiene por objeto determinar la carga de rotura (tensin Grab) y la elongacin (elongacin Grab) de los geotextiles tejidos y no tejidos (no se puede aplicar a los tejidos de punto), mediante el mtodo Grab. Esta norma determina una propiedad ndice.

1.2. La norma incluye los procedimientos para medir la carga de rotura y la elongacin

mediante el mtodo Grab, tanto en estado seco como en estado hmedo; sin embargo, el ensayo normalmente se realiza en seco a menos que se especifique de otra manera.

1.3. Los resultados se deben expresar en unidades de l Sistema Internacional.

1.4. 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 utilizacin, las prcticas y las condiciones tanto de seguridad como de sanidad, as como determinar su aplicacin.

2. RESUMEN DEL MTODO

Esta norma consiste en aplicar al espcimen una carga que se incrementa continuamente, en sentido longitudinal, hasta alcanzar la rotura. Los valores para la carga de rotura y la elongacin del espcimen de ensayo se obtienen de las escalas o diales de las mquinas, de diagramas de registro autogrficos o de computadores interconectados.

3. DEFINICIONES

3.1. Atmsfera para ensayo de Geotextiles Aire que se mantiene a una humedad relativa de 65 ?5% y a una temperatura de 21 ?2C.

3.2. Carga de Rotura Mxima fuerza aplicada a la muestra en un ensayo de tensin, con

la cual alcanza la rotura.

3.3. Direccin transversal de la mquina (trama) Direccin en el plano de la tela, perpendicular a la direccin de fabricacin de la misma.

3.4. Direccin de la mquina (urdimbre) Direccin en el plano de la tela paralelo a la

direccin de fabricacin de la misma.

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3.5. Elongacin a la rotura Elongacin correspondiente a la carga de rotura, es decir, la carga mxima.

3.6. Geotextil Cualquier textil permeable utilizado en fundacin, suelo, roca o tierra, o

cualquier otro material relacionado con la ingeniera geotcnica, que forma parte integral de un proyecto, estructura o sistema elaborado por el hombre.

3.7. Ensayo Grab Ensayo de tensin que permite determinar la resistencia a la tensin y

la elongacin en una fraccin del ancho del espcimen ensayado.

3.8. Propiedad ndice Evaluacin indirecta de cmo ser el desempeo de un geosinttico una vez se encuentre instalado. Es un ndice del comportamiento y se establece en condiciones inconfinadas. No reproduce las condiciones de trabajo, slo permite evaluar productos entre s y establecer especificaciones de proyectos.

4 . EQUIPO

4.1. Mquina para el ensayo de Traccin La mquina de ensayo debe estar dotada de un dispositivo para medir longitudes de alargamiento de las probetas, debe garantizar que la velocidad de separacin se mantenga constante con el tiempo y consta de un par de mordazas entre las cuales se coloca el geotextil que va a ser ensayado.

4.2. Mordazas Las mordazas deben tener superficies de ajuste planas, paralelas y aptas

para evitar el deslizamiento del espcimen durante un ensayo. Cada mordaza debe tener una superficie de 25.4 mm por 50.8 mm, con la dimensin ms larga paralela a la direccin de aplicacin de la carga. Las superficies de las mordazas deben ser iguales y estar alineadas, una respecto de la otra.

5. USO Y SIGNIFICADO

5.1. El mtodo Grab es aplicable cuando se requiera determinar una resistencia efectiva de un geotextil, es decir la resistencia del material en un ancho especfico junto con la resistencia adicional que contribuye el material adyacente, conformado por el ancho sobrante del espcimen por fuera de la mordaza, no siendo apto para determinar una tensin por unidad de longitud confiable. No existe una relacin entre el ensayo Grab y el de tira angosta o simplemente tira, una vez que el incremento atribuido a la cantidad adicional de geotextil adyacente depende de la forma de cmo ste ha sido elaborado. Este ensayo es til en el control de calidad o ensayos de aceptacin de envos, como una propiedad ndice.

5.2. El procedimiento que se sigue por este mtodo puede ser usado como parte de los

ensayos para aceptar despachos comerciales, pero teniendo precaucin que la informacin de la precisin entre laboratorios puede presentar dispersiones. Se recomienda hacer ensayos comparativos como aparece a continuacin.

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En el caso de establecer una discusin por la diferencia entre valores reportados cuando se utilice la metodologa de este ensayo (ASTM D 4632) para la aceptacin de un despacho comercial, el comprador y el productor debern practicar ensayos comparativos que permitan establecer la dispersin estadstica entre los laboratorios, para lo cual se recomienda aplicar criterios estadsticos consistentes. Como mnimo, las dos partes debern tomar un grupo de especimenes o probetas para ensayo lo ms homogneos posible y que provengan del lote en cuestin. Los especimenes son asignados aleatoreamente en nmeros iguales para cada laboratorio para ser ensayados. Los promedios de los resultados obtenidos de los laboratorios deben ser comparados usando la distribucin t - Student y el aceptable nivel de probabilidad elegidos por las partes antes de realizarse los ensayos. Si se obtiene una desviacin, 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 desviacin conocida.

5.3. Muchos geotextiles pueden ser ensayados por este mtodo. Algunas modificaciones en

las tcnicas de fijacin en las mordazas pueden ser necesarias dependiendo de la estructura del geotextil. Adaptaciones especiales podrn ser requeridas para geotextiles ms resistentes, o elaborados a partir de fibra de vidrio, para prevenir que se resbalen o se daen por la presin entre las mordazas. Estas adaptaciones pueden incluir revestimientos con cartn para acolchonar el geotextil dentro de la mordaza.

5.4. Este mtodo de ensayo es aplicable para especimenes hmedos o secos. Pueden ser

usados dispositivos de extensin constante (Constant Rate of Extension, CRE), o dispositivos CRT (Constant Rate of Transverse); aun as, puede no haber una correlacin entre s. Consecuentemente estos dos tipos de aparatos medidores no se pueden intercambiar entre s. En caso de controversia las mquinas del tipo CRE prevalecen.

6. MUESTREO Y SELECCIN

6.1. Divisin 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 D 4354). Los rollos de geotextil son la principal unidad de muestreo.

6.2. 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.

6.3. Nmero de especimenes

6.3.1 Estimativo no confiable de v Cuando no existe un estimativo confiable de v, para el

laboratorio del usuario, se especifica el nmero fijo de 10 especimenes para los ensayos en la direccin de la mquina y 10 para los ensayos en la direccin transversal de la

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misma. El nmero de especimenes se calcula utilizando v = 9.5% del promedio, tanto en la direccin de la mquina como en la direccin transversal de la misma. Estos valores de v son un poco mayores que aquellos utilizados generalmente en la prctica. Cuando se encuentra un estimativo confiable de v para el laboratorio del usuario, la ecuacin (1) requerir un nmero menor de especimenes que el establecido.

6.3.2 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 nmero necesario de especimenes utilizando la ecuacin (1):

2

=

Avt

n (1)

donde: n = nmero de especimenes de ensayo (redondeando por exceso a un nmero entero), v = estimativo confiable del coeficiente de variacin para observaciones individuales

sobre materiales similares en el laboratorio del usuario, en condiciones de precisin de un solo operario (%),

t = valor del mtodo t student para lmites unilaterales, un nivel del 95% de

probabilidad y los grados de libertad asociados con el clculo de v (Ver Tabla 1), y

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

Tabla 1. Valores de la distribucin tStudent para los lmites unilaterales, grados de libertad (GL) y probabilidad del 95% (1)

GL Unilaterales GL Unilaterales GL 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 1.729 100 1.660 10 1.812 20 1.725 120 1.658

( 1 ) Los valores de esta tabla se calcularon mediante el uso de la l ibrera de

funciones es tads t icas de la hoja de clculo Excel de Microsof t .

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Sentido Mquina

(Urdimbre)

Sentido Transversal

(Trama)

7. PREPARACIN DE LOS ESPECIMENES

7.1. Se toman muestras a una distancia mnima de 1/20 del ancho a partir del borde de la tela o a 150 mm, escogiendo el menor. De cada muestra se cortan especimenes rectangulares de 101.6 mm por 203.2 mm. Se cortan n especimenes en sentido longitudinal y n especimenes en sentido transversal, como se muestra en las Figuras 1 y 2, respectivamente.

Figura 1. Esquema para toma de Figura 2. Esquema para toma de especimenes en sent ido longitudinal especimenes en sent ido t ransversal

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

8 . PROCEDIMIENTO

8.1. Se ensayan los especimenes acondicionados en atmsfera estndar del ensayo de acuerdo con la Seccin 3.1.

8.2. Se ajusta la distancia entre las mordazas al comienzo del ensayo a 75 1

mm. Se selecciona la escala de carga de la mquina de ensayo de manera que el valor mximo se presente entre 10% y 90% de la escala total de carga. Se ajusta la mquina para que opere a una velocidad de 300 10 mm/min.

Ancho del rollo (x)

1/20x 1/20 1/20 x

1/20 x

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8.3. Se asegura el espcimen en las mord azas de la mquina de ensayo, teniendo cuidado que la dimensin larga est lo ms paralela posible a la direccin de aplicacin de la carga (Figura 3). Se debe asegurar que la tensin en el espcimen sea uniforme a travs del ancho sujetado por las mordazas. Se inserta el espcimen en las mordazas de tal manera que, aproximadamente, la longitud de la tela que se extienda por detrs de la mordaza sea la misma en cada extremo. Se ubican las mordazas en la mitad y en direccin del ancho.

Figura 3. Colocacin del espcimen entre las mordazas

8.4. Si el espcimen se desliza de las mordazas, si se rompe en el borde de las mordazas o en stas, o si por cualquier razn atribuida a una falla de operacin el resultado desciende notablemente por debajo del promedio del grupo de especimenes , se descarta el resultado y se toma otro espcimen. Se contina este procedimiento hasta obtener el nmero requerido de roturas aceptables.

8.5. Se enciende la mquina de ensayo de traccin y el dispositivo de medicin

de rea (si se utiliza) y se contina efectuando el ensayo hasta producir la rotura. Se detiene la mquina y se reajusta en la posicin de calibracin inicial. Se registran e informan los resultados para cada direccin en forma separada.

8.6. Para evitar el deslizamiento del espcimen en las mordazas, se pueden

hacer las siguientes modificaciones: (1) Las mordazas pueden ser forradas o recubiertas; (2) la tela puede ser protegida bajo el rea de la mordaza o (3) la superficie de la mordaza puede ser modificada. En ningn caso se pueden modificar las dimensiones establecidas. Si se realiza una de las modificaciones mencionadas, se debe registrar en el informe.

8.7. Para medir la elongacin del espcimen, tanto la longitud inicial como la

elongacin medida dependen de la tensin previa aplicada al colocar el

101.6 mm

203.2 mm

25.4 mm 101.6 mm

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espcimen en las mordazas de la mquina. En este caso se asegura el espcimen con una mordaza de la mquina y se aplica una tensin previa aproximadamente de 0.5% de la carga de rotura, o una carga inicial especificada para el material en cuestin, antes de sujetar el espcimen con la otra mordaza.

8.8. A menos que se especifique de otra manera, se mide la elongacin del

geotextil con la carga establecida mediante un dispositivo autograficador, y al mismo tiempo se de termina la resistencia a la rotura. Se mide la elongacin desde el punto donde la curva deja el eje de la carga cero, establecido despus de aplicar la precarga, hasta el punto de la fuerza correspondiente en milmetros.

9. CLCULO

9.1. Carga de Rotura Se calcula la carga de rotura promediando el valor de la carga de rotura de todos los valores de los especimenes ensayados. Se debe determinar en forma separada para los especimenes en direccin de la mquina y para los especimenes en direccin transversal a sta.

9.2. Elongacin Aparente Se calcula la elongacin aparente, en la carga de

rotura o en otras cargas especficas, promediando los valores de la elongacin aparente para todos los resultados de los especimenes ensayados. Se debe determinar la elongacin aparente en forma separada para los especimenes en direccin de la mquina y para los que van en direccin transversal a sta, y se expresa como porcentaje del incremento de longitud con respecto a la longitud nominal calibrada del espcimen. Se registra esto como elongacin aparente.

10. INFORME

El informe de los resultados debe contener los siguientes puntos:

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

10.2. Reportar, para cada muestra, los valores obtenidos para los n especimenes

ensayados y su promedio aritmtico de la carga a la rotura expresada en Newtons (N) y de la elongacin aparente a la rotura expresada en porcentaje (%).

10.3. Reportar el nmero de especimenes ens ayados en cada direccin. 10.4. Indicar el estado de los especimenes (hmedos o secos).

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10.5. Indicar el tipo de mquina de ensayo utilizada (CRE, CRT). 10.6. Indicar la carga mxima que se puede obtener en el intervalo utilizado para

el ensayo. 10.7. Indicar si las mordazas fueron acondicionadas para realizar el ensayo. 10.8. Indicar cualquier modificacin de los especimenes de muestra ya

fabricados, o en el mtodo de ensayo segn se describa. 11. NORMAS DE REFERENCIA

ASTM D 4632 91 ICONTEC 1998 (C16.105/83)