ES2900456T3 - Geocelda reforzada y procedimiento para producir la misma - Google Patents
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Abstract
Una geocelda reforzada hecha de tiras poliméricas flexibles (1), dispuestas en filas e interconectadas en un orden escalonado longitudinalmente para formar una estructura de celda tridimensional, cuando se estira en una dirección normal a las superficies de dichas tiras (1), las tiras (1) provistas de aberturas de drenaje (4) y reforzadas mediante hilos de refuerzo (3) a lo largo de una dirección longitudinal de dichas tiras (1), caracterizada por que los hilos de refuerzo (3) consisten en al menos dos elementos fibrosos, estando cada elemento fibroso retorcido a lo largo de toda la longitud de cada elemento fibroso, estando dichos al menos dos elementos fibrosos retorcidos a lo largo de toda la longitud de un hilo de refuerzo respectivo.
Description
DESCRIPCIÓN
Geocelda reforzada y procedimiento para producir la misma
Campo de la invención
La invención se refiere a la industria de la construcción, en particular, a una geocelda y a un procedimiento para producir la misma. La invención se puede usar en las industrias de ingeniería de petróleo y de gas, transporte e hidráulica para reforzar unidades estructurales y cimentar bases débiles de estructuras industriales y civiles, así como pendientes de costas y canales de agua.
Antecedentes de la invención
La solicitud de patente WO2015/178805A1, de 26.11.2015, divulga una geomalla sin costuras formada como un material de lámina polimérico que define unos segmentos de hendidura en forma de líneas paralelas. El material de lámina polimérico puede estar reforzado con una malla de aramida ("Kevlar", "SVM"), o de carbono ("Carbón") o cualquier otro hilo. Dicha estructura tiene la desventaja de que las fibras de refuerzo pueden deslizarse fuera de la red de la geocelda si aparecen esfuerzos de corte, lo que conduce a una reducción de la resistencia de la geocelda.
La solicitud de patente W02008/037972A1, de 03.04.2008, divulga un subconjunto de celdas interconectadas de un material geotextil, una geocelda. Las celdas del perímetro del subconjunto están provistas de una banda de faldón, una tira formada por el mismo geotextil que se ha cortado a medida para ajustarse al interior de las celdas. Las bandas de faldón ayudan a guiar y alinear las celdas cuando se apilan los subconjuntos en varias capas. Se extenderán dentro de las celdas de un subconjunto inferior y se solaparán con las paredes de las celdas de ambos subconjuntos, evitando así que el material de relleno se escape entre los subconjuntos. Dicha estructura tiene la desventaja de que el material geotextil de la geocelda no está reforzado con fibras, lo que conlleva una reducción de la resistencia de la geocelda.
La solicitud de patente W02009/042860A1, de 02.04.2009, divulga un sistema de retención de tierras formado por varias geoceldas apiladas unas sobre otras y que constituyen un muro de contención. Las geoceldas están hechas de tiras poliméricas interconectadas que están unidas entre sí para formar un patrón de panal. Las geoceldas de las capas de geoceldas pueden estar hechas de un polímero termoplástico reforzado con fibra, una aleación o mezcla de poliolefina y termoplásticos técnicos, poliamida, poliéster o polímeros multicapa, tales como PE-poliamida o PE-poliéster multicapa. Dicha estructura tiene la desventaja de que las fibras de refuerzo pueden deslizarse fuera de la red de la geocelda si aparecen esfuerzos de corte, lo que conduce a una reducción de la resistencia de la geocelda.
La solicitud de patente japonesa JPH08189002A, de 23.07.1996, divulga una geocelda según el preámbulo de la reivindicación 1 hecha de bandas de resina interconectadas, en la que las bandas de resina están reforzadas con fibras de refuerzo de red que están incrustadas en una línea longitudinal (también denominada "línea meridiana") y/o una línea de latitud de las bandas de resina. La fibra de refuerzo de red es al menos una de fibra de aramida, fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de polietileno de peso molecular ultra alto, fibra de acero, fibra de metal amorfo y fibra de boro. Dicha estructura tiene la desventaja de que las fibras de refuerzo pueden deslizarse fuera de la red de la geocelda si aparecen esfuerzos de corte, lo que conduce a una reducción de la resistencia de la geocelda.
Otro análogo a la presente invención es una geocelda reforzada divulgada en la patente RU 2459040, 20.08.2012. La geocelda está formada por tiras flexibles de polietileno de alta densidad (HDPE) dispuestas en varias filas e interconectadas en un orden escalonado a lo largo de las longitudes de las tiras, a fin de formar una estructura de celda cuando las tiras se estiran en una dirección normal a las superficies de las mismas. Las tiras están provistas de aberturas de drenaje que tienen la forma de rectángulos alargados con semicírculos en los lados cortos de las tiras, y las tiras están reforzadas longitudinalmente con hilos de refuerzo de aramida o carbono en una relación en % en peso de hilos de aramida o carbono con respecto al HDPE de 0,3 a 3. Dicha estructura es desventajosa en el sentido de que los hilos de refuerzo pueden deslizarse fuera de la red de la geocelda si aparecen esfuerzos de corte lo que lleva a una reducción de la resistencia de la geocelda.
Sumario de la invención
El objetivo del grupo de invenciones reivindicado es eliminar los inconvenientes del análogo más próximo.
El efecto técnico de la invención es una fiabilidad mejorada en cuanto a mantener los elementos de refuerzo en las tiras de las geoceldas, así como una resistencia a la tracción mejorada de una geocelda frente a cargas de tensión y cizallamiento.
Este efecto técnico se consigue debido a que una geocelda reforzada de acuerdo con la reivindicación 1 está hecha de tiras poliméricas flexibles dispuestas en filas e interconectadas en un orden escalonado longitudinalmente para formar una estructura de celda tridimensional cuando se estira en una dirección normal a las superficies de las tiras, las tiras provistas con aberturas de drenaje así como reforzadas mediante hilos de refuerzo en una dirección longitudinal, en la que dichos hilos de refuerzo consisten en al menos dos elementos fibrosos retorcidos a lo largo de
toda la longitud de los mismos.
Asimismo, el efecto técnico se consigue en un procedimiento para producir una geocelda reforzada que comprende: extruir un material polimérico fundido para producir un material de lámina, depositar hilos de refuerzo sobre el material de lámina, calandrar el material de lámina con calentamiento a una temperatura que varía de 120 °C a 200 °C con el fin de asegurar el prensado de dichos hilos de refuerzo en el material de lámina, cortar un material de lámina reforzado en láminas, perforar dichas láminas para producir aberturas de drenaje, cortar dichas láminas en tiras, y conectar las tiras en un orden escalonado para formar una estructura de celda tridimensional, consistiendo dichos hilos de refuerzo en al menos dos elementos fibrosos retorcidos a lo largo de toda la longitud de los mismos.
Son posibles otras realizaciones de la invención, en las que:
- los hilos de refuerzo tienen de 5 a 20 vueltas por centímetro;
- los hilos de refuerzo están hechos de poliéster o de polietilentereftalato (lavsan);
- los hilos de refuerzo tienen un grosor no superior a 1 mm y están dispuestos con un paso transversal que varía de 1 mm a 10 mm;
- las tiras están hechas de HDPE o una mezcla de HDPE y polietileno de baja densidad (LDPE);
- las aberturas de drenaje tienen una forma de rectángulos alargados con esquinas redondeadas;
- cuando se implementa el procedimiento, los hilos de refuerzo se impregnan con una composición adhesiva antes de depositarlos sobre el material de lámina;
- cuando se implementa el procedimiento, el material de lámina se calandra para asegurar el prensado de los hilos de refuerzo a una profundidad de al menos 0,25 mm.
A diferencia de las soluciones conocidas, se usan elementos de refuerzo en forma de hilos de refuerzo retorcidos que consisten en dos o más elementos fibrosos en la geocelda reivindicada. Esta configuración de los hilos de refuerzo asegura el mantenimiento fiable de los mismos en las tiras (o cintas) de la geocelda. Asimismo, se ha encontrado que el uso de los hilos retorcidos garantiza una resistencia a la tracción mejorada de la geocelda frente a cargas de tensión y cizallamiento que provocan torsiones de las tiras de la geocelda y de los propios elementos de refuerzo, permitiendo, por tanto, de este modo mejorar la resistencia a la indentación de una base (suelo) reforzada mediante tal geocelda.
Breve descripción de los dibujos
La invención se ilustra mediante los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 muestra una estructura de las tiras utilizadas para producir la geocelda;
La Figura 2 muestra una vista de los hilos de refuerzo;
La Figura 3 muestra una vista de la geocelda de acuerdo con la invención reivindicada.
Mejor modo para realizar la invención
La geocelda reforzada reivindicada (Fig. 3) consiste en tiras flexibles (1) hechas de un material de lámina (Fig. 1), cuyas tiras flexibles (1) están dispuestas en filas e interconectadas en un orden escalonado (costuras (2 )) mediante, por ejemplo, soldadura ultrasónica o hilos.
Las tiras (1) están hechas de un material polimérico, en particular, de HDPE o una mezcla de HDPE y LDPE. Las tiras (1) pueden tener un espesor de 1 mm a 2 mm.
Además, las tiras (1) están reforzadas longitudinalmente con hilos de refuerzo (3) que comprenden dos o más elementos fibrosos (fibras) retorcidos a lo largo de una longitud completa de los mismos (Fig. 2). La Fig. 2 muestra elementos fibrosos retorcidos a lo largo de toda la longitud del hilo (3). El hilo (3) en b) de la Fig. 2 muestra dos elementos fibrosos de los elementos fibrosos de a) ampliados para mostrar que cada elemento fibroso está retorcido a lo largo de una longitud de cada elemento fibroso y retorcido entre sí a lo largo de una longitud del hilo (3). Preferentemente, los elementos fibrosos tienen de 5 a 20 vueltas por 1 centímetro de las longitudes de los mismos. Los hilos de refuerzo (3) pueden estar hechos de poliéster o de polietilentereftalato y tienen un diámetro de hasta 1 mm, y los hilos de refuerzo se presionan en la tira (1) a una profundidad de al menos 0,25 mm y se disponen con un paso transversal que varía de 1 mm a 10 mm.
Las tiras (1) también están provistas de aberturas de drenaje (4) que tienen preferentemente la forma de rectángulos alargados con esquinas redondeadas.
La geocelda divulgada se puede producir tal como sigue.
Se extruye un material polimérico fundido para producir un material de lámina polimérico. Los hilos de refuerzo retorcidos se depositan sobre el material de lámina producido, y esto último se calandra a una temperatura que varía de 120 °C a 200 °C utilizando rodillos estampados que aseguran el prensado de los hilos de refuerzo a una profundidad de al menos 0,25 mm. A fin de mejorar la adhesión, los hilos de refuerzo se pueden impregnar previamente con una
composición adhesiva, por ejemplo, con pegamento Latacril BM (TU (significa reglamentaciones técnicas) 2385-403 00208947). Un material de lámina reforzado así producido se somete a refrigeración de rodillos y se corta en láminas. A continuación, las láminas se perforan para producir aberturas de drenaje. Tras ello, las láminas perforadas así producidas se cortan en tiras (cintas). Las tiras se interconectan en un orden escalonado usando soldadura ultrasónica y se cosen entre sí con un hilo, formando de este modo una estructura de celda tridimensional. La estructura final se estira para producir una geocelda.
Ejemplo
De acuerdo con el procedimiento previamente divulgado, se produjo una geocelda a partir de tiras de polietileno que tenían un espesor de 1,5 mm y se reforzó con hilos de poliéster retorcidos que tenían un grosor de 1 mm y que consistían en dos elementos fibrosos (hilos) que tenían un grosor de 0,5 mm cada uno y 10 vueltas por cm. Los hilos se dispusieron con un paso transversal de 2 mm. Además, las tiras estaban provistas de aberturas de drenaje rectangulares de 20 x 4 mm con extremos redondeados.
Con fines comparativos se produjo una geocelda de acuerdo con el análogo más próximo según los mismos parámetros pero usando hilos de refuerzo no retorcidos.
Los resultados de la comparación entre la estructura divulgada y la conocida del análogo más próximo se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Características de las geoceldas producidas de acuerdo con el análogo más próximo y la invención reivindicada
Así pues, la estructura reivindicada asegura el mantenimiento fiable de los elementos de refuerzo en las tiras de las geoceldas así como una resistencia mejorada de la geocelda frente a cargas de tensión y cizallamiento.
Claims (10)
1. Una geocelda reforzada hecha de tiras poliméricas flexibles (1), dispuestas en filas e interconectadas en un orden escalonado longitudinalmente para formar una estructura de celda tridimensional, cuando se estira en una dirección normal a las superficies de dichas tiras (1), las tiras (1) provistas de aberturas de drenaje (4) y reforzadas mediante hilos de refuerzo (3) a lo largo de una dirección longitudinal de dichas tiras (1), caracterizada por que los hilos de refuerzo (3) consisten en al menos dos elementos fibrosos, estando cada elemento fibroso retorcido a lo largo de toda la longitud de cada elemento fibroso, estando dichos al menos dos elementos fibrosos retorcidos a lo largo de toda la longitud de un hilo de refuerzo respectivo.
2. La geocelda de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que los hilos de refuerzo (3) tienen de 5 a 20 vueltas de dichos al menos dos elementos fribrosos por centímetro.
3. La geocelda de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que los hilos de refuerzo (3) están hechos de poliéster o de polietilentereftalato.
4. La geocelda de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que los hilos de refuerzo (3) tienen un grosor no superior a 1 mm y están dispuestos con un paso transversal que varía de 1 mm a 10 mm.
5. La geocelda de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que las tiras (1) están hechas de HDPE o de una mezcla de HDPE y de LDPE.
6. La geocelda de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que las aberturas de drenaje (4) tienen una forma de rectángulos alargados con esquinas redondeadas.
7. Un procedimiento para producir una geocelda reforzada de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende: extruir un material polimérico fundido para producir un material de lámina,
depositar hilos de refuerzo (3) sobre el material de lámina,
calandrar el material de lámina calentado a una temperatura de 120 °C a 200 °C para asegurar el prensado de los hilos de refuerzo (3) en el material de lámina,
cortar un material de lámina reforzado en láminas,
perforar las láminas para producir aberturas de drenaje (4),
cortar las láminas en tiras (1), y
conectar las tiras (1) en un orden escalonado para formar una estructura de celda tridimensional, consistiendo los hilos de refuerzo (3) en al menos dos elementos fibrosos retorcidos a lo largo de toda la longitud de los mismos.
8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que los hilos de refuerzo (3) se impregnan con una composición adhesiva antes de depositarlos sobre el material de lámina.
9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que los hilos de refuerzo (3) están hechos de poliéster o de polietilentereftalato.
10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el material de lámina se calandra para asegurar el prensado de los hilos de refuerzo (3) a una profundidad de al menos 0,25 mm.
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