La geocelda Neoloy (anteriormente bajo la marca registrada Neoweb ) es un sistema de confinamiento celular (geocelda) desarrollado y fabricado por PRS Geo-Technologies Ltd. Las geoceldas se extruyen en tiras soldadas por ultrasonidos. Las tiras plegadas se abren en el lugar para formar una matriz de panal tridimensional, que luego se llena con material granular. El sistema de confinamiento tridimensional se utiliza para estabilizar el suelo blando de la subrasante y reforzar las capas de subbase y base en pavimentos flexibles. El confinamiento celular también se utiliza para la protección del suelo y el control de la erosión en pendientes, incluidos canales, muros de contención, embalses y vertederos.
Las geoceldas Neoloy se fabrican a partir de una nueva aleación polimérica (NPA). Como se indica en ASTM D8269-21: Guía estándar para el uso de geoceldas en proyectos geotécnicos y de carreteras: “Es importante tener en cuenta que las geoceldas hechas de diferentes tipos de materiales, tamaños, resistencias, etc. pueden comportarse o funcionar de manera diferente entre sí; por lo tanto, es importante comprender y utilizar las propiedades adecuadas del material que se relacionan con su rendimiento…” [1] La NPA ha mejorado la rigidez dinámica ( módulo elástico ), la resistencia a la deformación permanente ( fluencia ) y la resistencia a la tracción , en comparación con el HDPE , un polímero ampliamente utilizado para geoceldas. [2] [3] [4] [5] La investigación ha demostrado que un material de geocelda rígido retiene mejor la geometría de la geocelda (estabilidad dimensional), el confinamiento y el refuerzo. [6] [7] Estos parámetros de rendimiento de las geoceldas son críticos para los requisitos de refuerzo de la capa base de pavimentos e infraestructuras de servicio pesado. [8] El refuerzo con geoceldas de alto módulo también optimiza el diseño del pavimento al permitir una vida útil más larga y menores ciclos/costos de mantenimiento. [9]
El concepto de geocelda fue desarrollado originalmente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. en cooperación con Presto Products en la década de 1970 como "mallas de arena" para mejorar las subrasantes blandas de las carreteras sin pavimentar para su uso a corto plazo por parte de vehículos militares pesados (Webster y Alford, 1977). [10] PRS Geo-Technologies (fundada en 1996) comenzó a fabricar geoceldas de la marca Neoloy (también conocidas como Tough-Cells). Se desarrolló una aleación de polímero basada en una matriz de poliolefina reforzada con nanofibras de poliamida ( NPA ) con una rigidez y durabilidad mejoradas para extender su vida útil en niveles bajos de deformación. [11] [12] [13] [14] Las geoceldas hechas de NPA tienen propiedades materiales para maximizar la magnitud de la estabilización mecánica para la vida útil del diseño del proyecto en aplicaciones como pavimentos estructurales, terraplenes y muros de contención altos. [15] [16]
Amplia investigación sobre la exploración del refuerzo de geoceldas para aplicaciones en carreteras en la Universidad de Kansas, [12] así como en otros institutos de investigación de ingeniería civil/geotécnica, como el Instituto Indio de Tecnología (Madrás), [17] Universidad de Delaware, [11] Universidad de Clausthal (Alemania) [18] y la Universidad de Columbia (Nueva York). [19] La investigación describió los mecanismos y factores influyentes del refuerzo de geoceldas, evaluó su eficacia para mejorar el rendimiento de las carreteras y desarrolló métodos de diseño para aplicaciones en carreteras. La investigación [8] incluyó pruebas de caja de laboratorio, pruebas de ruedas en movimiento acelerado, demostración de campo, proyectos reales y desarrollo de métodos de diseño. [12] Los resultados de pruebas comparativas mostraron que las geoceldas Neoloy hechas de NPA mejoraron la rigidez, la capacidad de carga, la distribución de la tensión y redujeron considerablemente la deformación (Pokharel, et al. 2011 y 2009). [20] [21]
Las geoceldas Neoloy son adecuadas para su uso en el refuerzo basal de carreteras pavimentadas con asfalto, debido a su alta resistencia a la tracción, resistencia a la deformación permanente y rigidez dinámica (elástica) bajo tensiones de carga cíclicas. [12] Las geoceldas Neoloy se utilizan normalmente en la estabilización de suelos y el refuerzo de capas de tipos de pavimento , como carreteras, ferrocarriles, puertos, patios de almacenamiento y carreteras de acceso, servicio y transporte sin pavimentar. Un ejemplo de un proyecto de carretera sin pavimentar en condiciones difíciles en Afganistán fue el llevado a cabo por el Cuerpo Real de Ingeniería del Reino Unido Route Trident para crear una carretera de patrulla segura para el beneficio de las tropas y los civiles por igual. [22] [23]
La investigación incluyó la integración de las geoceldas Neoloy en las metodologías de diseño de carreteras existentes. [24] La norma ISO/TR18228-5: Diseño con geosintéticos: Parte 5: Estabilización utiliza los conceptos de capacidad de servicio y estados límite últimos para soportar eficazmente la carga de servicio, controlar la deformación dentro de los requisitos de servicio y a lo largo del tiempo. La vida útil del proyecto se propone como una consideración de diseño clave, lo que significa limitar la tasa y el nivel de deformación de la estabilización geosintética en consecuencia. Se ha demostrado que las geoceldas endurecen los materiales granulares mediante confinamiento 3D, lo que aumenta el módulo de la capa estabilizada; este es el factor de mejora del módulo (MIF). Cuanto más rígida sea la geocelda, mayor será la resistencia a la tracción del aro y, por lo tanto, mayor será el MIF. [25] Un método confiable para cuantificar la contribución de la Geocelda Neoloy a una estructura de pavimento, el Factor de Mejora del Módulo (MIF) de 1,5-5 (dependiendo del material de relleno, la subrasante y la ubicación de la capa reforzada) se obtuvo a partir de pruebas de campo, pruebas de laboratorio y estudios de elementos finitos. [17]
Las geoceldas Neoloy pueden considerarse un método de construcción de carreteras sostenible . [26] Al mejorar las propiedades estructurales de los materiales de baja resistencia, las geoceldas Neoloy pueden reemplazar el agregado de cantera con materiales marginales de menor resistencia, como arena disponible localmente; materiales de construcción reciclados y recuperados ( RAP y hormigón reciclado ). El uso de dichos materiales en la construcción de carreteras no solo conserva los recursos de la cantera y recicla los desechos. También reduce las actividades de cantera, transporte y relleno, lo que a su vez disminuye las cantidades de combustible, contaminación y la huella de carbono de los proyectos. [27] Un pavimento reforzado con geosintéticos también puede aumentar la vida útil de las estructuras del pavimento, [12] lo que mejora su sostenibilidad al reducir las reparaciones y el mantenimiento.
Cuando se despliegan y compactan las Geoceldas Neoloy con suelo/agregados, se crea una estructura compuesta a partir de la interacción geotécnica del material, el suelo y la geometría. [28] El confinamiento del suelo retiene los materiales de relleno en tres dimensiones, lo que proporciona una alta resistencia a la tracción en cada eje. Bajo carga, las Geoceldas Neoloy generan confinamiento lateral, mientras que la fricción entre el suelo y la pared de la celda reduce el movimiento vertical. La alta resistencia circunferencial de las paredes de las celdas, junto con la tierra pasiva y la resistencia pasiva de las celdas adyacentes, también aumenta la resistencia y la rigidez del suelo. La abrasión de los agregados se minimiza mediante el confinamiento de las celdas, lo que reduce el desgaste del material base. [18] La carga vertical sobre las Geoceldas Neoloy con relleno compactado crea una losa semirrígida o un “efecto viga” en la estructura. [29] Esto distribuye la carga de manera uniforme y efectiva sobre un área más amplia, lo que aumenta la capacidad de carga y disminuye el asentamiento diferencial. La investigación sobre los mecanismos de refuerzo en las geoceldas muestra que la rigidez del material de las geoceldas, así como la geometría, son los parámetros de confinamiento más importantes. [13] [30]
Las geoceldas Neoloy basadas en NPA son termoplásticos de ingeniería inertes, no corrosivos, no lixiviables y resistentes a condiciones ambientales, climáticas y del suelo extremas, como las de los desiertos, las turberas saturadas y la tundra ártica. Los aditivos garantizan la retención de sus propiedades de ingeniería en caso de exposición prolongada a la radiación ultravioleta y la oxidación.