DRENAJE

aaaaa

UNIVERSIDAD NACIONAL

HERMILIO VALDIZÁN

CORNELIO LAURA, José Catony

MASGO SOTO, Javier Loel

OLÓRTEGUI BORJA, Manuel

ORTIZ CHUJUTALLI, Carlos Adrian

SOTELO DE LA TORRE, Christian O.

MEJORAMIENTO DEL SUELO POR MEDIO DE DRENAJE 2

Aaaaa

E.A.P. INGENIERÍA CIVIL

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... 3

ÍNDICE DE TABLAS ......................................................................................................... 4

1. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES ...................................................................... 6

1.1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 7

1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................ 8

1.3 FINES ...................................................................................................................... 8

2. MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 9

2.1 INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE AGUA SOBRE LA CAPACIDAD DE

CARGA ..................................................................................................................... 10

2.1.1 Caso I ........................................................................................................... 10

2.1.2 Caso II........................................................................................................... 11

2.1.3 Caso III .......................................................................................................... 12

2.2 TÉCNICAS DE MEJORA DE SUELOS MÁS EMPLEADAS .................................. 12

2.3 APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DE MEJORA DEL TERRENO .................... 14

2.4 TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO DEL SUELO POR DRENAJE .......................... 14

2.4.1 SUELOS AFECTADOS ................................................................................... 14

2.4.2 DRENES DE ARENA ...................................................................................... 16

ING. CIVIL - UNHEVAL


3

2.4.3 DRENES VERTICALES O DRENES DE MECHA ............................................ 19

2.4.4 DRENAJE POR VACÍO ................................................................................ 21

4. ANÁLISIS, DISEÑO, CÁLCULO Y EJEMPLOS ....................................................... 24

3.1 DISEÑO EN DRENES PREFABRICADOS VERTICALES ....................................... 25

3.1.1 Aspectos a considerar en la elección del dren vertical. .................... 25

3.1.2 Factores que intervienen en el diseño del dren vertical. ................ 26

3.1.3 Procedimiento para determinar la longitud y la separación

horizontal de los drenes verticales. ................................................................... 30

3.2 DISEÑO EN DRENES DE ARENA ........................................................................ 41

EJEMPLO 1 ............................................................................................................ 41

EJEMPLO 2 ............................................................................................................ 42

5. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ............................................................................ 46

5.1 COMENTARIOS ............................................................................................... 47

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................... 48

5.1 CONCLUSIONES ............................................................................................. 49

5.2 RECOMENDACIONES .................................................................................... 49

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 50

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1:CASO I 0 ≤ D1 ≤ Df ....................................................................................... 10

Figura 2: CASO II 0 ≤ d ≤ B ......................................................................................... 11

Figura 3: DRENES MECHA .......................................................................................... 12

Figura 4: Secuencias en la ejecución de las columnas de grava, por vía seca

y ..................................................................................................................................... 13

Figura 5: DRENES DE ARENA ...................................................................................... 17

Figura 6: MODO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS DRENES VERTICALES ................ 19


4

Figura 7: UTILIZACIÓN DE LOS DRENES DE MECHA ................................................ 21

Figura 8: SISTEMA DE DRENAJE FINO ........................................................................ 22

Figura 9: Este tipo de drenaje requiere maquinaria especializada ................... 23

Figura 10: UTILIZACIÓN DEL DRENAJE POR VACÍO ................................................ 23

Figura 11: SOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN DIFERENCIA PARA FLUJO VERTICAL (Tv)

Y PARA FLUJO RADIAL (TR) ........................................................................................ 27

Figura 12: PLANTA DRENES ........................................................................................ 29

Figura 13 ....................................................................................................................... 31

Figura 14: Valores del coeficiente de .................................................................... 32

Figura 15: Valores de mv en función del nivel de esfuerzos. ............................. 34

Figura 16: Profundidad vs. Esfuerzo ......................................................................... 35

Figura 17 ....................................................................................................................... 40

Figura 18: Planta del ejemplo 1 ............................................................................... 43

Figura 19: Sección del ejemplo 1 ............................................................................ 43

Figura 20: Diagrama Tiempo - Sobrecarga............................................................ 44

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1:CARACTEÍSTICAS DE UTILIZACIÓN DE LOS SUELOS................................... 14

Tabla 2: Valores de Tv y Uv ....................................................................................... 36

Tabla 3 .......................................................................................................................... 37

Tabla 4 .......................................................................................................................... 38


5

RESÚMEN

Las condiciones hidrogeológicas del terreno de cimentación tienen una

importancia fundamental a la hora de determinar la capacidad de carga

de las cimentaciones directas o superficiales.

Por ello es que se ha de buscar diversas formas de mejorar la capacidad

admisible del suelo de tal manera que este resulte conveniente tanto para la

construcción como para la sustentabilidad del proyecto.

Actualmente, se utilizan principalmente tres métodos de drenaje que

ayudarán considerablemente a superar los problemas de baja capacidad

portante: Drenes de arena, Drenes Verticales o Drenes de Mecha y Drenes

por Vacío. Estos métodos son utilizados en suelos de baja permeabilidad, de

tal manera que ayudan a una rápida salida del agua y aceleran la

consolidación.


6

1. INTRODUCCIÓN Y

GENERALIDADES


7

1.1 INTRODUCCIÓN

La mejora del terreno como solución a la cimentación de todo tipo de

estructuras es una técnica conocida desde hace mucho tiempo. Las

técnicas más modernas como pueden ser la compactación dinámica, las

mechas drenantes y las columnas de grava, aunque empleadas con

anterioridad, han sufrido un fuerte auge durante la década de los 90 y en la

actualidad. (GARCÍA J., 2012)

La profundización permanente de la capa freática casi superficial, en el

caso de los suelos o terrenos de arena fina o limo, mejora notablemente las

capas superficiales, sobre todo cuando se trata de cimentar caminos, zonas

de estacionamiento (aparcamiento) y construcciones residenciales de poca

elevación. El drenaje es eficaz porque disminuye la resistencia de los suelos al

haber un aumento de la cantidad y presión del agua de los poros(CAPOTE,

2012).

En los últimos años las técnicas de drenaje se han perfeccionado de tal

manera que se convirtieron en métodos muy efectivos para mejorar la

capacidad portante del suelo. En este trabajo se busca estudiar el problema

que causa tener la capa freática en el suelo, así como las mejores soluciones

ante este problema.


8

1.2 OBJETIVOS

Identificar el problema que causa la presencia de agua durante las

cimentaciones.

Establecer cuáles que parámetros se ven afectados.

Encontrar alternativas que den solución a la baja capacidad admisible

que presentan los suelos con capa freática.

Describir los métodos de drenaje actualmente utilizados para que, de

acuerdo sea el caso, se seleccione el método idóneo.

1.3 FINES

Tener en cuenta que existen soluciones eficientes ante la presencia de

capa freática o acuíferos.

Estar capacitados para utilizar la mejor técnica de drenaje de acuerdo

a la situación que se presente.

Entender el funcionamiento de las técnicas de drenaje para evaluar

costos y eficiencia de acuerdo a la conveniencia y posibilidades.

Conocer a las entidades y grupos que brindan el servicio, materiales y

maquinaria. De lo contrario estar capacitados para diseñar un sistema

de drenaje eficiente.


9

2. MARCO TEÓRICO


10

2.1 INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE AGUA SOBRE LA

CAPACIDAD DE CARGA

Las condiciones hidrogeológicas del terreno de cimentación tienen una

importancia fundamental a la hora de determinar la capacidad de carga

de las cimentaciones directas o superficiales. (HERRERA, 2005)

El ejemplo teórico de la figura adjunta servirá para poner de relieve los

aspectos más importantes de este problema. Se trata de una cimentación

en faja de ancho B, situada a una profundidad D bajo la superficie.

Existen tres casos en los que se puede ver la influencia del nivel freático en la

capacidad de carga. (NIJ y MEDRANO, 2009)

2.1.1 Caso I

El nivel freático se encuentra de manera que 0 ≤ D1 ≤ Df (ver figura 31), el

factor “q” en las ecuaciones de capacidad de carga se define:

Figura 1:CASO I 0 ≤ D1 ≤ Df

Esta sobrecarga efectiva también es conocida como esfuerzo efectivo o

presión intergranular en algunos casos. Donde:

= peso específico o natural del suelo

sat = peso específico saturado del suelo


11

w = peso específico del agua

Además, el valor de en el último término de las ecuaciones se sustituye por:

′ = sat − w

2.1.2 Caso II

El nivel freático se localiza de forma que 0 ≤ d ≤ B (ver figura 32); la

sobrecarga efectiva se toma como:

El factor en el último término de las ecuaciones de la capacidad de carga

se sustituye por:

Figura 2: CASO II 0 ≤ d ≤ B


12

2.1.3 Caso III

Cuando el nivel freático se localiza de manera que d ≥ B, el agua no

afectará la capacidad de carga última.

2.2 TÉCNICAS DE MEJORA DE SUELOS MÁS EMPLEADAS

Son las siguientes:

a) Precarga

Consiste en sobrecargar un terreno de forma superficial mediante la una

aportación de tierras, generalmente en forma de terraplén, que dé lugar a

una carga superior a la que va a estar sometida en servicio.

De esta forma se acelera la consecución de los asientos de servicios y la

obtención de un asiento residual aceptable.

El principal inconveniente es que estos procesos suelen ser lentos y se

necesita bastante tiempo (meses o incluso años) en la consecución de los

objetivos de asiento marcados.

b) Drenes Mecha

Es una técnica generalmente ligada a la

precarga en suelos saturados de baja

permeabilidad, ayudan una rápida salida

del agua y aceleran la consolidación.

Se consigue mediante la introducción de

un dren delgado sintético en forma de

cinta de unos 10 cm de ancho y 4-5 mm

de espesor en el suelo blando con una

disposición en forma de malla triangular generalmente de 1 a 2 metros de

lado.

Se utilizan cuando las cargas a transmitir al terreno no son elevadas. Pueden

ser procesos largos al ir asociados a la precarga.

Figura 3: DRENES MECHA


13

c) Compactación dinámica

Es el tratamiento de mejora de un suelo mediante la acción de esfuerzos

dinámicos producidos por la caída libre de un peso desde una cierta altura

sobre la superficie del terreno.

El objetivo es el aumento de la capacidad portante del terreno por

disminución del volumen de huecos del suelo y el consiguiente aumento de

su densidad.

El inconveniente principal de este método es el espesor de terreno a tratar,

especialmente en presencia de niveles freáticos elevados, así como el

tiempo de tratamiento que es difícil de asegurar a priori al ser un tratamiento

que se da por aproximaciones sucesivas hasta la consecución del objetivo

geotécnico marcado.

d) Columnas de grava

Este método consiste en introducir en el suelo blando una columna de grava

compactada a modo de pilote y le da capacidad portante y de drenaje al

terreno tratado.(GARCÍA J., 2012)

Figura 4: Secuencias en la ejecución de las columnas de grava, por vía seca y

descarga inferior


14

2.3 APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DE MEJORA DEL TERRENO

La mejora del terreno es una técnica que presenta grandes ventajas en

obras en las que se presenten los siguientes problemas:

Suelos blandos de estratos delgados o no muy profundos

Suelos blandos de gran potencia con carga medias o bajas

Cargas superficiales

Obras lineales o superficiales para disminuir asientos diferenciales

Por ello son idóneas en obras del tipo:

Naves industriales y comerciales

Almacenes

Silos y depósitos

Edificación baja y media

Viviendas unifamiliares

Depuradoras

Terraplenes

Rellenos

2.4 TÉCNICAS DE MEJORAMIENTO DEL SUELO POR DRENAJE

2.4.1 SUELOS AFECTADOS

Como se mencionó en el ítem anterior, el agua afectará principalmente a

suelos blandos; para complementar lo dicho se presenta la siguiente tabla:

Tabla 1:CARACTEÍSTICAS DE UTILIZACIÓN DE LOS SUELOS

CARACTERÍSTICAS DE UTILIZACIÓN DE LOS SUELOS, AGRUPADOS SEGÚN SUCS

Símbolo

caracteristicas de

compatibilidad

peso volumetrico seco

máx. tipico(pr

octor estandar

t ton/m3)

Compresibilidad y

expansión

Permeabilidad y

caracteristicas de drenaje

Caracteristicas como

material de

terraplén

Caracteristicas como

subrasante

Caracteristicas como base

Características como Pavimento provisional

C/revestimiento ligero

C/tatamiento asfáltico

GW

Buenas. Rodillos lisos vibratorios. Rodillo

1.9 a 2.1 Practicamente nula

Permeable muy buena

Muy estable

Excelente Muy

buena Regular a

mala Excelent

e


15

neumático. Respuesta perceptible al bandeo con tractor

GP

Buenas. Rodillos lisos vibratorios. Rodillo neumático perceptible al bandeo con tractor


Permeable muy buena

Estable Buena a

excelente Regular Pobre Regular

GM

Buenas. Rodillos neumáticos o pata de cabra ligero

1.9 a 2.2 Ligera

Semipermeable

drenaje pobre

Estable Buena a

excelente Regular a

mala Pobre

Regular a pobre

GC

Buenas o regulares rodillos

neumáticos o pata de cabra

1.8 a 2.1 Ligera Impermeable mal drenada

Estable Buena

Regular a buena Excelente

Excelente

SW

Buenas rodillos neumáticos o vibratorios


Permeable buen drenaje

Muy estable

Buena Regular a mala

Regular a mala

Buena

SP

Buenas rodillos neumáticos o vibratorios


Impermeable buen drenaje

Razonablemente estable en estado compactado

Regular a buena

Mala Mala Regular a mala

SM

Buenas rodillos neumaticos o pata de cabra

1.7 a 2.0 Ligera Impermeable mal drenado

Razonablemente en estado compactado

Regular a buena

Mala Mala Regular a mala

SC

Buenas o regulares rodillos

1.6 a 2.0 Ligera a media

Impermeable mal drenada

Razonablemente estable

Regular a buena

Regular a mala

Excelente Excelente


16

neumáticos o pata de cabra

ML

Buenas a malas rodillo neumático o pata de cabra

1.5 a 1.9 Ligera a media


Mala estabilidad si no esta muy compacto

Regular a mala

No debe usarse

Mala Mala

CL

Regulares a buenas. Rodillos patas de cabra o neumáticos

1.5 a 1.9 Media Impermeable no drenada

Buena Regular a mala

No debe usarse

Mala Mala

OL

Regulares a malas. Rodillos pata de cabra o neumáticos

1.3 a 1.6 Media a alta


Inestable debe evitarse su uso

Mala No debe usarse

No debe usarse

No debe usarse

MH

Regulares a malas. Rodillos pata de cabra o neumáticos

1.1 a 1.6 Alta Impermeable mal drenada


Mala No debe usarse

Muy mala Muy mala

CH

Regulares a malas. Rodillos pata de cabra

1.3 a 1.7 Muy alta Impermeable no drenada

Regular vigilese la expansión

Mala o muy mala

No debe usarse

Muy mala No debe usarse

OH

Regulares a malas. Rodillos pata de cabra

1.0 a 1.6 Alta Impermeable no drenada


Muy mala

No debe usarse

No debe usarse

No debe usarse

Pt Nodebe usarse

Mal alta Regular o mal drenada

No debe usarse

No debe usarse

No debe usarse

No debe usarse

No debe usarse

2.4.2 DRENES DE ARENA

Esta clase de drenajes se utiliza en los casos en que se busca drenar un suelo

fino con rapidez a la vez que se aplica una carga con el ánimo de aumentar

su resistencia al esfuerzo cortante. Es otra manera de acelerar el

asentamiento por consolidación de estratos de arcilla blanda normalmente


17

consolidados y lograr la precompresión antes de la construcción de la

cimentación deseada.(DAS B., 2011)

2.4.2.1 PROCESO DE CONSTRUCCIÓN

1. Los drenes de arena se construyen taladrando agujeros a través de los

estratos de arcilla en el campo a intervalos regulares y los agujeros son

rellenados con arena. Esto se logra de varias maneras:

a) Por perforación rotatoria y luego rellenando con arena

b) Por perforación con barrenas de paso continuo con vástago hueco

y luego rellenando con arena (a través del vástago hueco)

c) Hincando pilotes huecos de acero; el suelo dentro del pilote es

expulsado con chorros de agua y después se procede a rellenarlo

con arena.

2. Después de rellenar con arena los agujeros perforados, se aplica una

sobrecarga en la superficie del terreno. Esta sobrecarga incrementa la

presión de poro del agua en la arcilla

3. El exceso de presión de poro del agua en la arcilla se disipa por

drenaje, vertical y radial, hacia los drenes de arena, lo que acelera el

asentamiento del estrato de arcilla

Figura 5: DRENES DE ARENA


18

Para determinar la sobrecarga que debe aplicarse a la superficie del terreno

y el tiempo que tiene que ser mantenida, usar la ecuación:

En la fórmula las variaciones representan las sobrecargas, mientras que el

valor de Uv,r es el grado promedio de consolidación. Si Uv,r puede ser

determinado para cualquier tiempo t2, la sobrecarga total se obtiene como

se muestra a continuación:

Para una sobrecarga y duración t2, dadas, el grado promedio de

consolidación debido a drenaje en las direcciones vertical y radial es:

Donde:

Ur = grado promedio de consolidación con drenaje radial únicamente

Uv=grado promedio de consolidación con drenaje vertical

únicamente

2.4.2.2 NOTA

El sistema de drenaje de arena permite la mezcla de componentes para la

mejora de suelo, como agentes y agentes antiseparación, con la arena que

queda en un revestimiento. Sin embargo, la instalación de los drenes de

arena puede alterar mucho la estructura del suelo; ya que, puede disminuir

su permeabilidad y su resistencia, y aumentar la compresibilidad. La

alteración es especialmente grande si los drenes se forman con un mandil

que desaloja el suelo. El no considerar o no disminuir estos efectos

desfavorables ha dado por resultado malas instalaciones.


19

2.4.3 DRENES VERTICALES O DRENES DE MECHA

La estabilización del suelo mediante drenaje vertical se aplica en terrenos

comprimibles y saturados de agua, como los de arcilla y turba. Estos tipos de

suelo se caracterizan por una estructura extremadamente débil y por una

gran cantidad de poros, los cuales suelen estar llenos de agua (agua

intersticial). Cuando sobre un suelo arcilloso o arenoso se coloca una carga

pesada, algo como el lecho para una vía, una elevación de arena o un

dique, se pueden originar importantes desmoronamientos del terreno debido

al flujo de agua intersticial. Estos desmoronamientos originan en muchas

ocasiones importantes problemas de construcción.

2.4.3.1 MEJORA DEL SUELO

La carga que ejerce sobre el subsuelo una elevación del terreno es

inicialmente totalmente absorbida por el agua intersticial. Esto hace que

aumente la presión del agua subterránea. Cuando el terreno no drena bien,

la presión del agua subterránea disminuirá muy lentamente ya que el agua

intersticial no fluye bien.

Una presión elevada del agua subterránea puede originar inestabilidad en el

subsuelo, lo que puede producir corrimiento de tierras en el lecho de la vía.

Esta inestabilidad haría disminuir el ritmo en que se realiza la elevación. Un

sistema de drenaje vertical posibilita una ejecución más rápida y disminuye el

riesgo de corrimientos.

Figura 6: MODO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS DRENES VERTICALES


20

2.4.3.2 TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN

Para acelerar el proceso de asentamiento y la disminución de presión del

agua, es necesario acortar el camino que debe recorrer el agua intersticial a

través del suelo. Esto es posible mediante la colocación de drenajes

verticales en el suelo situados a distancias regulares. Debido a este sistema

de drenaje, el agua intersticial, que se encuentra a una elevada presión,

tiene la posibilidad de fluir en dirección horizontal hacia el drenaje más

cercano, después de lo cual podrá ser libremente eliminada. Utilizando los

drenajes verticales, el proceso de consolidación se puede reducir, en la

mayoría de los casos, de unas decenas de años a medio año o menos. Con

la ayuda de un sistema de vacío se puede utilizar la presión atmosférica

como compresión extra para lograr una mayor aceleración o como presión

sustitutoria. Al no ser necesaria una sobreelevación temporal, se previene la

inestabilidad.

2.4.3.3 APLICACIÓN

construcción de carreteras, ferrocarriles,

Aeropuertos y diques

Proyectos de desecación de tierras

Construcción de puertos

Zonas residenciales e industriales

Sobrecarga de terrenos de almacenaje

Eliminación de los gases en vertederos.

2.4.3.4 VENTAJAS DEL SISTEMA

Escasa alteración de las distintas capas del suelo

Garantizada evacuación del agua, también con elevado empuje de

tierras y deformaciones

Corto periodo de consolidación mediante la aplicación de pequeñas

distancias de drenaje

No es necesaria el agua durante la instalación

Instalación hasta una profundidad de drenaje de 65 m

Sencillo control sobre la instalación.

Ejecución por golpes, no se desprende la tierra


21

Figura 7: UTILIZACIÓN DE LOS DRENES DE MECHA

2.4.4 DRENAJE POR VACÍO

La consolidación por vacío fue introducida por primera vez por W. Kjellman,

el inventor del drenaje vertical prefabricado. En un informe presentado

durante un congreso sobre mecánica del suelo (1952), describía el

funcionamiento de un sistema similar. Desde entonces, el drenaje por vacío

se ha aplicado, con éxito cambiante, principalmente en construcciones en

las que existía peligro de inestabilidad. El sistema funciona de la siguiente

manera: en lugar de colocar y después volver a quitar una sobreelevación,

se crea en el suelo una presión mínima por medio de una bomba de vacío.

Esta presión mínima relativa, que puede alcanzar hasta 80kPa, simula una

carga equivalente a una elevación de arena de 4m de grosor. El aumento

de los costes que supone el transporte de arena, hace que la consolidación

por vacío sea una alternativa competitiva. Además, con el desarrollo de

nuevas láminas para obras públicas, se han alcanzado grandes progresos en

los últimos años en lo referente a la viabilidad técnica del drenaje por vacío.

Esto conlleva a que esta técnica se aplique a gran escala como alternativa

a la mejora del suelo tradicional mediante sobreelevaciones.


22

2.4.4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Los desmoronamientos del terreno se

producen por un aumento de la

presión granular como consecuencia

de elevaciones o de una disminución

de la capa freática. La disminución de

la presión del agua es igual al

aumento de la presión granular.

Mediante drenaje por vacío, la presión

total del suelo permanece constante,

de forma que no se produce

inestabilidad.

En una elevación tradicional, la carga

es inicialmente absorbida por el agua

intersticial presente en el suelo. Existe

una cierta inestabilidad que provoca

deformaciones del subsuelo y aumenta los desmoronamientos.

El drenaje por vacío se creó mediante la instalación en el suelo de un sistema

de drenaje de fino cribado que se conecta a una bomba de vacío. El suelo

a consolidar se aísla del entorno colocando en el nivel del terreno una

lámina impermeable o una capa de tierra no permeable, eventualmente

combinada con paredes verticales. La presión mínima simula una presión

atmosférica activa que puede alcanzar un máximo de 80kPa. Esta presión

mínima sólo es activa hasta la profundidad de instalación de los drenajes

verticales. Por debajo de esta profundidad no se producirá ningún cambio

en el subsuelo.

Una gran ventaja del drenaje por vacío con respecto a la sobreelevación

tradicional, es la prevención de la inestabilidad de la construcción. Al realizar

una elevación con la ayuda de arena, se producen movimientos en el suelo

como consecuencia de una elevada presión intersticial. La tierra blanda

queda presionada hacia afuera produciéndose grandes desmoronamientos

y más necesidad de material para la elevación.

Figura 8: SISTEMA DE DRENAJE FINO


23

La consolidación por vacío absorbe el subsuelo presionándolo como un

paquete de café al vacío. No hay presión intersticial. La presión granular no

aumentará debido a la presión atmosférica sino a la presión mínima del

agua subterránea. La tierra fuera del área de consolidación, se moverá

hacia dentro en lugar de hacia afuera. Los escasos desmoronamientos van

acompañados de un gran aumento de la resistencia del suelo al

movimiento.

En combinación con una carga inicial, el drenaje por vacío ofrece una

fuerte técnica de mejora del suelo que hace posible una rápida y segura

ejecución de las construcciones.

Figura 9: Este tipo de drenaje requiere maquinaria especializada

Figura 10: UTILIZACIÓN DEL DRENAJE POR VACÍO


24

4. ANÁLISIS, DISEÑO, CÁLCULO Y

EJEMPLOS


25

3.1 DISEÑO EN DRENES PREFABRICADOS VERTICALES

3.1.1 Aspectos a considerar en la elección del dren vertical.

Los drenes proporcionan una nueva trayectoria para que el agua que está

en los poros escape del suelo en consolidación recorriendo una distancia

más corta de la que sería necesaria sin ellos y por lo tanto la velocidad de

escape del agua se incrementa; también permite que el flujo dentro del

suelo sea en la dirección horizontal.

Se ha expresado la opinión de que la alteración del suelo durante la colocación del dren

puede provocar una drástica disminución en la permeabilidad y de la resistencia al esfuerzo

cortante y un incremento de la presión de poro, lo que puede disminuir el beneficio

esperado de los drenes verticales. (CASAGRANDE y POULOS, 1969).

Un razonamiento que puede conducir al uso de drenes verticales, es el

considerar los resultados de consolidación unidimensional de las pruebas de

laboratorio. Por ejemplo, en cierto caso, el tiempo requerido para alcanzar el

80% de consolidación en una pastilla de suelo de 2cm de espesor fue de 3.7

hrs. Si este resultado se traslada a un caso real en el que el estrato de arcilla

tiene un espesor de 6.5m y está entre dos estratos permeables (lo que está

modelado con las piedras porosas en el consolidómetro), entonces el tiempo

requerido para alcanzar el 80% de consolidación se puede estimar con la

relación:

Dónde:

t1, es el tiempo requerido para alcanzar el 80% de consolidación en la

prueba de laboratorio.

t2, es el tiempo necesario para alcanzar el 80% de consolidación en el

estrato real de suelo que se está modelando con la prueba de

laboratorio.

He1, es la distancia máxima que recorre una partícula de agua en la

muestra de suelo que está siendo consolidada unidimensionalmente.

En función de las condiciones de drenaje que tiene el estrato de

análisis en campo, la probeta de suelo en el laboratorio puede ser


26

drenada por una o por ambas caras (superior e inferior). Así que He1

puede ser el espesor completo de la probeta si solo está drenada por

una cara o será la mitad del espesor si la probeta está drenada por

ambas caras ya que el agua puede salir por arriba y por debajo de la

probeta.

He2, es el valor equivalente a He1, pero respecto al estrato de suelo en

campo.

3.1.2 Factores que intervienen en el diseño del dren vertical.

Para elegir las características geométricas de los drenes y su separación en

planta, se hace el siguiente análisis:

Cuando se colocan drenes verticales en un suelo, el drenaje ocurre tanto en

planos verticales como en planos horizontales y por lo tanto en el método de

diseño se debe tomar en cuanta dicha condición de flujo.

La evaluación de la consolidación vertical por drenaje vertical se basa en la

teoría de la consolidación unidimensional propuesta por Terzaghi (1943); el

promedio de consolidación en un suelo homogéneo está expresada por:

Ecuación 3.1.2.1

Dónde:

Uv = Promedio de consolidación vertical.

N = numero entero, para tomar en cuenta únicamente los valores impares de

la serie senoidal infinita.

Ecuación 3.1.2.2

Cv= coeficiente de consolidación vertical que depende de la estructura del

suelo y del cambio de esfuerzos debido a la cargas externas; t=tiempo para


27

alcanzar cierto grado de consolidación; He= distancia efectiva que tiene

que recorrer una partícula de agua para alcanzar la frontera permeable;

Kv=coeficiente de permeabilidad vertical; mv=coeficiente de variación

volumétrica; γw=peso volumétrico del agua.

La solución de la ecuación anterior se presenta más adelante en la gráfica:

Figura 11: SOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN DIFERENCIA PARA FLUJO VERTICAL (Tv) Y PARA FLUJO RADIAL (TR)

La evaluación del grado de consolidación debido al drenaje horizontal

provocado por los drenes verticales es más difícil. Desde el punto de vista

práctico los drenes verticales pueden ser instalados en un arreglo cuadrado

o triangular y por lo tanto el problema no es antisimétrico. No existe una

solución analítica para esta condición de la práctica así que es usual

aproximar el problema considerando un dren de sección circular en el

centro de un cilindro de influencia para la consolidación del suelo

La solución al problema matemático que representa el comportamiento de

un suelo al ser sometido a flujo radial por los drenes verticales apareció

posteriormente a la utilización de los drenes (Rendulic, 1935; Carrillo, 1942;

Barron, 1944); lo cual es, un buen ejemplo, de la solución teórica después de

la aplicación ingenieril.


28

El proceso de consolidación donde la compresión vertical ocurre solo por el

drenaje radial se llama “consolidación radial”; si se considera que la

permeabilidad del suelo es igual en cualquier dirección horizontal, que tanto

el agua como las partículas que conforman el suelo son incompresibles, que

el agua llena totalmente los vacíos del suelo y que es aplicable la ley de

Darcy, se puede demostrar que la ecuación diferencial que modela el

cambio de presión de poro con el tiempo es la siguiente:

Dónde:

r = radio de influencia del dren, calculado como más adelante se indica.

Cv ; Coeficiente de consolidación horizontal.

= ; Coeficiente de permeabilidad en la dirección horizontal.

En la solución de la ecuación anterior, se deben tomar en cuenta, las

condiciones iniciales:

para y

(también es el radio equivalente para drenes

rectangulares); re radio de influencia del dren.

Y las condiciones de frontera para los drenes verticales son:

para

para

; Radio de influencia del mismo; De es el diámetro equivalente de

influencia.


29

En el caso de drenes equidistantes distribuidos en forma cuadrada, y por

lo tanto re, se calcula igualando el área cuadrada de lado (D), con la de

una circunferencia equivalente de diámetro ( ):

Cuando los drenes están distribuidos en forma triangular (parte b) de la

Figura , re se determina también igualando el área del hexágono con

apotema igual a , con el área de un circunferencia equivalente de

diámetro :

D es la separación centro a centro entre drenes

Figura 12: PLANTA DRENES

Dos patrones comunes en que se instalan los drenes verticales en campo

(vista en planta); se indica el significado del diámetro equivalente para

ambos casos; es el radio del dren.

Conviene observar que el diámetro equivalente es más aproximado

al cilíndrico, cuando el espaciamiento en la disposición de los drenes es

de forma triangular que de forma rectangular.


30

Aquí se está aceptando que los drenes son de sección transversal circular, sin

embargo si se emplean drenes tipo banda (band drains), se tendría que

obtener un diámetro equivalente circular del dren (2rw) para poder ser

empleado en las soluciones, dicho diámetro se determina con la siguiente

expresión:

Dónde: a es el ancho del dren y b es el espesor (Hansbo, 1979).

En la ecuación anterior existe una controversia (M. S. Atkinson, 1980), porque

las líneas de flujo que llegan a un círculo son completamente diferentes a las

de un dren de sección más bien rectangular (o banda). En el dren de

banda, las líneas de flujo se concentran en las esquinas y por lo tanto al

dividir la periferia por un factor ( π ), no se produce un diámetro equivalente.

Este problema sobre la esquina tiene un efecto de incrementar la resistencia

al flujo y disminuir el diámetro equivalente. Por lo que propone que el valor

anterior se afecte por el factor π/4.

3.1.3 Procedimiento para determinar la longitud y la

separación horizontal de los drenes verticales.

A continuación se presenta un procedimiento paso a paso para determinar

la separación horizontal de los drenes verticales que se emplearon para el

proyecto de análisis, basándose en la información antes descrita.

1. En función de los requerimientos y las necesidades del proyecto, se

propone un tiempo necesario para el proceso de consolidación y el

(grado de consolidación total) requerido. Por ejemplo:

2. Para el tiempo disponible propuesto, se calcula el grado de

consolidación vertical según la expresión, que depende del factor

tiempo, el cual se ha definido como: (Usando la ecuación 3.2.2.1 y la 3.2.2.2)


31

Para poder calcular este parámetro es necesario hacer intervenir algunas

propiedades mecánicas del suelo. De los resultados de las pruebas de

consolidación se puede calcular el valor promedio de Cv como:

Donde =0.20, según la curva teórica mostrada en la Figura

Figura 13

es el tiempo necesario para alcanzar la mitad de la consolidación total

y se obtiene de cada una de las curvas de consolidación generada con

cada uno de los incrementos de carga de la prueba de consolidación; He

es la mitad de la altura de la muestra de suelo contenido en el anillo del

consolidómetro.

Con el dato de Cv, es posible obtener un valor aproximado del coeficiente

de permeabilidad vertical

Kv como:


32

El valor de mv, se determina para cada incremento de carga en la prueba

de consolidación de la siguiente forma:

Donde Δe se obtiene de la curva de compresibilidad para el incremento de

esfuerzos efectivos Δσ’ y e0 es la relación de vacíos al inicio de cada

incremento de carga en la prueba de consolidación.

De esta forma, se pueden obtener varios valores del coeficiente de

permeabilidad y que en este caso se han incluido en forma gráfica con los

puntos huecos de la Figura.

Otras formas de obtener el valor de Kv, es realizando pruebas en el

laboratorio y de forma más conveniente y veraz en el campo. Los resultados

de laboratorio señalan que la permeabilidad tanto en la dirección vertical

Figura 14: Valores del coeficiente de

permeabilidad determinados en forma indirecta con las

pruebas de consolidación en el laboratorio (puntos

huecos). Y mediante permeámetro de carga variable en

dos muestras de suelo (puntos llenos).


33

como en la horizontal tiene valores prácticamente iguales y sus valores

están representados por los puntos llenos incluidos en la Figura 3.2.4, cada

punto corresponde con dos resultados (k vertical ≈ k horizontal).

Como se puede ver en la Figura 3.2.4, los valores de k, obtenidos en forma

indirecta con las pruebas de consolidación, son dispersos, los datos extremos

son 3x10-8cm/s y 5x10-6cm/s, es decir, una diferencia del orden de 150 veces

entre un valor y otro; esto es común que se presente en el laboratorio y se

atribuye a diversos factores, como la diferencia de suelos en cada prueba, la

alteración y el manejo de las muestras, etc. En el rango de dispersión se

aprecia una concentración de resultados que tiende a un valor de k=5x10-

7cm/s, este dato, en general representa a los suelos arcillosos que se

pretende tratar con los drenes verticales, por lo que se tomará como valor

de referencia.

Los datos obtenidos con el permeámetro de carga variable dan una

permeabilidad del orden de 5x10-5cm/s, unas mil veces mayor al dato

promedio obtenido en forma indirecta, lo que se imputa al hecho de que los

materiales ensayados contenían una gran cantidad de arena y no

representan al suelo coloidal que se quiere drenar.

Los rangos de variación anotados provocan incertidumbre en el diseño

al no saber cuál es el valor que se debe tomar y en consecuencia se podría

estar sobre diseñando o su diseñando; lo que repercute directamente en

el costo, en la funcionalidad y en la seguridad de la obra. Por ello conviene

considerar la posibilidad de hacer pruebas de permeabilidad en campo a fin

de acotar en mayor medida el rango de información.

Continuando con el cálculo, ahora se obtendrá el valor de mv. Como se

indicó este parámetro depende de la estructura inicial del suelo y del

incremento de esfuerzos. De las pruebas de consolidación se puede

determinar una gráfica como la indicada en la Figura No 6.5. Dicha gráfica

permite de manera fácil interpolar el valor de mv para el nivel de esfuerzos

requerido, en este caso el debido a la sobre carga que le impondrá el

terraplén, (TR-2 que es en el que se colocaron los drenes) de 2m de altura. Al

considerar las hipótesis de la teoría de distribución de esfuerzos de

Boussinesq, el nivel de esfuerzos con que se calcula mv debe ir


34

disminuyendo entre más profundo se encuentre el estrato de análisis, razón

por la cual se han incluido los resultados de pruebas realizadas en muestras

obtenidas a diferentes profundidades. La razón por la que en la figura

indicada aparecen valores de mv para diferentes sondeos, responde

al hecho de considerar (después de revisar sus propiedades índice y

mecánicas) que son representativos del estrato de arcilla plástica que se

pretende tratar con los drenes verticales.

Figura 15: Valores de mv en función del nivel de esfuerzos.

Al considerar las condiciones estratigráficas del terreno de cimentación del

TR-2, la Figura No. 6.6 indica la distribución de esfuerzos totales y efectivos

iniciales de dicho terreno, es decir, antes de construir el terraplén. Asimismo,

se presenta la gráfica de esfuerzos efectivos finales que se produce por la

construcción del terraplén. El incremento de esfuerzos se obtuvo para el

punto P1 ubicado al centro del terraplén según el esquema indicado en la

misma figura. El criterio empleado para determinar el incremento de

esfuerzos fue el de Boussinesq asumiendo una carga uniforme de

1.95x2=3.90t/m2, sobre una área rectangular (incluida en la figura)

correspondiente a las dimensiones en planta del TR-2. Nótese que para

tomar en cuenta la influencia de los taludes, se están asumiendo las

dimensiones del rectángulo hasta la mitad de dichos taludes.


35

Figura 16: Profundidad vs. Esfuerzo

Las líneas horizontales continuas (más gruesas que las demás), marcan

fronteras entre diferentes estratos. En función del perfil estratigráfico definido

para el TR-2, los estratos de suelos finos que serán interceptados por los

drenes verticales serán dos: el primero entre 1.50 y 7.60m de profundidad y el

segundo entre 12.40 y 15.0m. Las propiedades índices y mecánicas de

ambos estratos pueden consultarse en el capítulo cuatro. Los estratos

anteriores están separados por un estrato de arena fina arcillosa color gris de

compacidad media.

Con la figura 15, se puede calcular el incremento de esfuerzos en el estrato

de interés, por ejemplo, en el estrato comprendido entre 1.5 y 7.60m de

profundidad, el valor del incremento de esfuerzo efectivo (Esf. Efectivo final


36

menos el Esf. Efectivo inicial), a la mitad del estrato es del orden de

0.4kg/cm2, valor que al introducir en la gráfica de la figura 6.5, se pude ver

que no varía sustancialmente independientemente del sondeo que se

elija, de esta forma se acepta un mv,=0.04cm2/kg. Para el otro estrato de

arcilla que se encuentra entre 12.40m y 15.0m de profundidad, el incremento

de esfuerzo es del orden 0.35 kg/cm2, con el cual mv=0.05 cm2/kg.

De esta forma:

El único valor que hace falta acotar es He. Al revisar el perfil estratigráfico se

concluye que el primer estrato de arcilla (entre 1.50 y 7.60m de profundidad)

está drenado por amabas caras, lo mismo que el estrato entre 12.4m y 15.0m

de prof. por lo que He será la mitad de dichos espesores. El valor de Tv así

calculado se incluye en la Tabla No. 6.1. De este valor se obtiene el de Uv

de la figura 6.2, el cual también se incluye en la tabla.

Tabla 2: Valores de Tv y Uv

En la última columna se puede ver que para el segundo estrato, el

grado de consolidación requerido (90%) es mayor al requerido para las

condiciones de drenaje naturales, por lo que no se requiere el uso de los

drenes verticales. Aquí conviene anotar que si en lugar de utilizar el valor

promedio de permeabilidad obtenido con las pruebas de

consolidación, se emplea el valor determinado con las pruebas del

permeámetro (Kv=5x10-5cm/s) los grados de consolidación calculados para

los estratos indicados sería mayor de 90% y por lo tanto no se requeriría el

tratamiento con los drenes verticales. Razón que refuerza la necesidad de

hacer pruebas de permeabilidad en campo.

3. Ahora se calcula el valor de Ur solo para el primer estrato, con la

siguiente expresión:


37

Tabla 3

4. Lo que sigue ahora es proponer un tipo de dren así como sus

propiedades. Además de los valores de permeabilidad horizontal (kH),

permeabilidad de la zona remoldeada (ks) y radio de remoldeo (rs).

En este caso, el dren propuesto fue de tipo banda con a=10cm (ancho) y b=

0.53cm (espesor) con una capacidad de descarga (qw) de 1.0cm3/s.

El radio equivalente de este dren rectangular es:

El dren sería colocado mediante desplazamiento del suelo, hincando un

mandril guía mediante presión hidráulica, lo que podría provocar un radio de

remoldeo6 de dos veces el radio equivalente del dren rectangular es decir:

Se supone que la permeabilidad horizontal debe ser determinada ya sea en

laboratorio o de preferencia con pruebas de campo, por lo que este valor

debe ser conocido. En este caso el único dato que se tiene es de dos

resultados de pruebas de laboratorio, que indican que la permeabilidad en

cualquier dirección (vertical u horizontal) es la misma; de donde se podría

aceptar que la kH tenga el mismo valor de la permeabilidad vertical

propuesta anteriormente. Sin embargo, en la descripción estratigráfica que

se hace de los estratos a tratar, se indica que hay pequeñas vetas de turba y

de arena cuya permeabilidad se sabe es bastante mayor que la de un suelo

coloidal, pero como no se tienen perfectamente ubicados en cuanto a su

profundidad en dicho perfil su aportación a la velocidad de consolidación

no se puede evaluar certeramente, así que, en este caso se propone que la

permeabilidad horizontal sea tres veces mayor a la vertical. Este dato desde

luego es bajo el criterio del que suscribe y puede prestarse a discusión. Así

que lo mejor sería tener un dato preciso de la permeabilidad horizontal


38

producto de una prueba de campo. Finalmente:

En cuanto a la permeabilidad de la zona remoldeada. Como antes se dijo, la

experiencia indica que la relación kH/ks puede variar en un rango muy

amplio (5 a 50), dependiendo de varios factores que ya se indicaron. En este

caso, se propone emplear el valor más bajo de la variación documentada,

es decir, 5 lo cual también puede ser discutible.

Con la información anterior se construye:

Tabla 4

Con esta información, se puede generar el siguiente sistema de ecuaciones

en que las variables a determinar son y .

Igualando (1) y (2) y sustituyendo los valores correspondientes del estrato 1,

se tiene:

La que al resolver se encuentra re=108cm. Valor que corresponde al radio

equivalente al que deben colocarse los drenes verticales para alcanzar el


39

grado de consolidación requerido.

La separación en planta a la que deben construirse los drenes verticales,

dependerá del arreglo que se proponga, por ejemplo, para una distribución

triangular (tres bolillo), el radio de separación se calcula con la siguiente

expresión, según la figura 3.2.1.

Por lo tanto, la separación en planta, centro a centro de los drenes verticales

sería del orden de 2.10m.

Hasta aquí se llega con el análisis teórico que permite definir la longitud y la

separación de los drenes verticales en función de los requerimientos del

proyecto. Sin embargo, en la toma de decisiones prácticas para el caso en

estudio, se considera que las condiciones estratigráficas son muy erráticas y

dejar los drenes verticales solo hasta 7.60m de profundidad, según las

condiciones estratigráficas del terreno de apoyo del TR-2, podría ser

insuficiente para otras regiones del predio, ya que existe evidencia de que

los estratos de suelos finos pueden tener una profundidad mayor; así se

decidió flexibilizar la longitud de los drenes verticales, para que pudiera variar

entre 10m y 15m según lo que fuera encontrando en cada caso con la

dificultad de hincado del dren. De esta forma se estaría cubriendo el mayor

espesor de suelos finos que pueden influir en el hundimiento vertical de los

terraplenes.

En cuanto a la separación, se optó por una distribución triangular en planta,

tal como se indica en la Figura No. 3.2.7, pero con una separación mayor

(3.50m) a la aquí calculada (2.10m), centro a centro de los drenes, lo que en

algún modo compensa el hecho de haber incrementado la longitud

requerida de los drenes; recordando que la idea fundamental sería observar

su efecto en la velocidad de consolidación del terraplén de prueba y no

tanto predecirla, sobre todo por las consideraciones que se hicieron respecto

a las propiedades permeables del suelo, y de la zona remoldeada, que son

los que más influyen en la eficiencia de los drenes verticales, según lo

indicado en la figura 16. (Ortiz G., 2006)


40

Figura 17


41

3.2 DISEÑO EN DRENES DE ARENA

EJEMPLO 1

Durante la construcción de un puente de una carretera, la carga

permanente promedio sobre el estrato de arcilla se espera que aumente en

aproximadamente 115 KN/m2. La presión de sobrecarga efectiva promedio

a la mitad del estrato de arcilla es de 210 KN/m2. Aquí Hc=6m, Cc=0.28,

e0=0.9 y CV =0.36m2/mes. Adicionando algunos drenes de arena; suponga

que rw=0.1m, de=3m, CV =CVT, y que la sobrecarga se aplica

instantáneamente. La arcilla esta normalmente consolidada. Determine:

a) El asentamiento por consolidación primario total del puente sin

precompresión.

b) La sobrecarga, (f), necesaria para eliminar todo el asentamiento por

consolidación primaria en nueve meses mediante precompresión.

Solución:

Parte a

El asentamiento por consolidación primaria se puede calcular con la

siguiente ecuación:

SC(P) = [CCHC/1+e0]log[ 0+ (p)/ 0] =

log [

]

SC(P) = 167.7 mm

Parte b

Se tiene TV = CVt2/H2

Cv = 0.36 m2/mes

H = 3m (drenaje en dos sentidos)

t2= 9 meses

TV =

= 0.36

Luego con la ecuación: Tv =

[UV(%)/100]2

UV =√

x 100 = √

x100 = 67.7%

Además: n = de/2rw =

= 15

De nuevo: Tr = Cvtt2/d2e =


42

De las tablas 14.5 para n = 15 y Tr = 0.36, el valor de Ur es aproximadamente

de 77% de aquí:

Uv,r= 1-(1-Uv)(1-Ur) = 1-(1-0.67)(1-0.77) = 0.924 = 92.4%

Uv,r = log [1+ (p)/ 0]

Log{1+ (p)/ 0[1+ (f)/ (p)]

Reemplazando

(f) = 115(0.12) = 13.8 KN/m2

EJEMPLO 2

Suponga que para el proyecto del dren de arena de la fig. la arcilla esta

normalmente consolidada. Se cuenta con los datos siguientes:

Arcilla: HC = 4.57m (drenaje en dos sentidos)

CC = 0.31 , e0 = 1.1

Presión de sobrecarga efectiva a la mitad del estrato de arcilla = 47.92 KN/m2

CV = 106.15 x 10-4 m2/dia

Dren de arena: rw = 0.091 m

de = 1.83 m

CV = Cvt

Se aplica una sobrecarga como se muestra en la fig. 14.24, supóngase que

este es un caso sin remoldeo. Calcule el grado de consolidación 30 días

después de que se aplica la sobrecarga. Además, determine el

asentamiento por consolidación en ese tiempo debido a la sobrecarga.


43

Solución:

De la ecuación

Tc= Cvtc = (106.15 x 10-4m2/day)(60) = 0.122

H2 4.57 2

2

Tv = Cvt2 = (106.15 x 10-4)(30) = 0.061

Figura 18: Planta del ejemplo 1

Figura 19: Sección del ejemplo 1


44

H2 4.57 2

2

(p) + (f) = 95.84 KN/m2

Utilizando la figura, para Tc = 0.123 y Tv =0.061, se obtiene Uv = 9%. Para el dren

de arena,

N = de = 1.83 = 10

2rw (2) (0.091)

De la ecuación

Trc = Cvtt2 = (106.15 x 10-4)(60) = 0.19

d2e (1.83)2

y

Tr = Cvtt2 = (106.15 x 10-4)(30) = 0.095

d2e (1.83)2

De Nuevo de la ecuaciónón:

Ur = Tr - 1/A (1 – exp(-ATr)

Trc

Además para el caso sin remoldeo:

Figura 20: Diagrama Tiempo - Sobrecarga


45

m = [n2/ (n2-1)]ln(n) – (3n2-1)/4n2 = [102/(102-1)]ln(10) – (3x102-1)/4x102 = 1.578

A =

=

= 1.267

Por lo tanto: Ur = 0.03 = 3%

Luego de la ecuación: Uv,r = 1-(1-Uv)(1-Ur)

Uv,r = 1-(1-0.03)(1-0.09) = 0.117 = 11.7%

Luego el asentamiento primario total es: SC(P) = [CCHC/1+e0]log[ 0+ (p)/ 0]

SC(P) =

log (

) = 0.332 m

Y el asentamiento después de 30 días es:

Sc(p)Uv,r = (0.322)(0.117)(1000) = 37.67 mm


46

5. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS


47

5.1 COMENTARIOS

La estabilización del suelo mediante drenaje vertical se aplica en

terrenos comprimibles y saturados de agua, como los de arcilla y turba.

Estos tipos de suelo se caracterizan por una estructura

extremadamente débil y por una gran cantidad de poros, los cuales

suelen estar llenos de agua (agua intersticial). Cuando sobre un suelo

arcilloso o arenoso se coloca una carga pesada, algo como el lecho

para una vía, una elevación de arena o un dique, se pueden originar

importantes desmoronamientos del terreno debido al flujo de agua

intersticial. Estos desmoronamientos originan en muchas ocasiones

importantes problemas de construcción.

El nuevo concepto drenaje por vacío es una innovadora combinación

de las ya demostradas técnicas mencionadas a continuación, para la

rápida consolidación de capas fuertemente comprimibles.

Todos los sistemas son aplicables siempre y cuando se tenga en cuenta

las características del terreno y la calidad de trabajo que se desee

obtener como resultado final, con ello estamos hablando del tiempo

de consolidación.


48

6. CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES


49

5.1 CONCLUSIONES

Podemos observar que a través de estos métodos el tiempo de

consolidación se acelera considerablemente; al acelerar la

consolidación el peso específico del suelo aumenta.

Los sistemas de drenaje han mejorado con el paso de los años,

estando a la par con la tecnología actual y usándolo para el beneficio

de la construcción

A pesar de haber surgido muchas otras técnicas de drenaje, el sistema

de drenaje vertical sigue siendo el más utilizado; ya que la tecnología y

maquinaria mencionada en el punto anterior no está disponible para

todo el sector constructivo.

La técnica de Drenaje por vacío es una buena opción ya que mejora

considerablemente el tiempo de consolidación, siendo no sólo

beneficioso para el suelo sino también para la economía.

La profundidad y la estratificación de un suelo, tanto como sus

características hace que al analizarlas se decida la necesidad de

utilizar un dren en cada estrato.

5.2 RECOMENDACIONES

Al haber desarrollado este trabajo podemos decir que la presencia de

capa freática en nuestro terreno de cimentación no representa un

problema imposible de resolver, sino se recomienda escoger el tipo de

sistema de mejoramiento más adecuado para el suelo.

Ya que las empresas dedicadas a brindar estos servicios son muy

pocas, recomendamos revisar muy bien la teoría y funcionamiento de

los sistemas para que, en algún momento se pueda “improvisar” un

sistema similar pero con la misma efectividad.

Sería agradable recibir una conferencia enfocada en los temas de

mejoramiento del suelo en nuestra facultad; ya que durante el

desarrollo del trabajo nos hemos vistos limitados con la información.

Existes detalles del funcionamiento y construcción; ha sido bastante

difícil obtener detalles sobre casos prácticos en los que se hayan

aplicado estas técnicas sobre todo en la expresión de sus resultados.


50

Si luego del análisis de las características de cada estrato, se

recomienda no solo considerar los datos de laboratorio, considerar

análisis de campo para concretar la decisión de incluir dren o no.

BIBLIOGRAFÍA

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