tuboplenes

Tuboplenes: una nueva opción de terraplenes sintéticos
Tuboplenes: a new option for synthetic embankments
Bogart C. Méndez, Miguel P. Romo, Instituto de Ingeniería, UNAM

RESUMEN: Se presenta una nueva alternativa para la construcción de terraplenes sintéticos utilizando tubería de polietileno de alta
densidad (HDPE). La alternativa consiste en formar un terraplén a base de tubos de HDPE dediámetro constante acomodados en
tresbolillo para lograr el arreglo más denso posible. Para el análisis de la estructura se formuló un modelo numérico de diferencias
finitas con elementos discretos interactuando entre sí a través de interfaces friccionantes que permite evaluar las fuerzas de contacto
entre los tubos que conforman a la estructura, así como las deformaciones en cada elementodebidas al peso propio y a carga vertical
externa. La alternativa propuesta se comparó, en términos de asentamientos y esfuerzos inducidos al terreno, contra un talud
convencional con las mismas dimensiones. La comparación muestra que los tuboplenes inducen hasta 60 veces menores esfuerzos en
el terreno respecto del terraplén convencional geométricamente equivalente, por lo que los asentamientosque se presentan son mucho
menores en el caso de los tuboplenes. También se realizaron ensayes de laboratorio en mesa vibradora para monitorear el
comportamiento de un tuboplén a escala. Los resultados muestran que los tuboplenes tienen un comportamiento sísmico satisfactorio
además de atenuar la aceleración de la excitación, a diferencia de un talud convencional donde las ondas sísmicasusualmente se
amplifican a su paso por el suelo. Esto es una ventaja más de los tuboplenes sobre los taludes convencionales, por lo que se
convierten en una alternativa atractiva para la construcción de terraplenes sobre suelos blandos.
ABSTRACT: A new alternative for the construction of synthetic embankments using high density polystyrene (HDPE) pipes, is
presented. The alternative consists inarranging constant-diameter HDPE pipes in the densest array possible to form a tuboplén. For
the analysis, a finite difference numerical model was developed considering discrete elements interacting among them through
frictional interfaces. With this model it is possible to evaluate the contact forces as well as the deformations of each pipe conforming
the structure due to gravitational and externalloads. The proposed alternative was compared in terms of settlements and stresses
induced to the foundation soil, to a geometrically equivalent natural embankment. The comparison shows that tuboplenes induce as
much as 60 times lower stresses in the foundation soil, as compared to its equivalent natural embankment, thus inducing much
smaller settlements. Shaking table experiments were alsoperformed to study the dynamic behavior of tuboplenes. The experimental
results show that tuboplenes have a satisfactory seismic behavior and furthermore, they dissipate dynamic energy through small
relative sliding among pipes, thus attenuating the response motion, contrary to the amplification that usually develop natural (or man
made) embankments. This is another advantage of tuboplenes overnatural (or artificial) embankments, thus making them a suitable
alternative for the construction of embankments on soft soils.

1 INTRODUCCIÓN

La construcción de terraplenes sobre suelos blandos es un
problema constante en la mecánica de suelos. Prueba de
ello es que ha sido analizado por un gran número de
autores a lo largo del tiempo, y que a pesar de toda la
experiencia que se tiene alrespecto, la ejecución de este
tipo de obras aún conlleva problemas de consideración
cuando el suelo de cimentación es compresible y de baja
resistencia. Este tipo de suelos impone fuertes limitantes
geométricas a la estructura en proyección, como por
ejemplo la altura del terraplén (i.e, la carga transmitida al
subsuelo) y las pendientes de sus taludes, ya que éstos
deben ser muy...