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SISTEMA DE SUBDRENAJE PARA VIAS

• Sistema de Subdrenaje en vías congeocompuestos de drenaje.

Tiempo: 30 min

OBJETIVOS

Importancia de los sistemas de subdrenaje en vías.

Aprender los conceptos de diseñar sistemas de subdrenaje encarreteras

Cuantificar la relación beneficio costo entre los sistemasestudiados.

Sistemas de Drenaje

Sistemas Drenaje superficial

Son aquellas estructuras que

Sistemas de subdrenaje

Son aquellas estructuras q qpermiten dar un manejo adecuado de las aguas superficiales con un determinado grado de seguridad o de riesgo permitido

qque permiten remover el agua infiltrada.

Los Romanos en 50.000 millas de carreteras lo primero que seconstruía era es sistema de subdrenaje consistía en una capa de arena yluego una de piedra. 312 A.C.

En 1820 John L. McAdamn fue el primero en escribir los siguiente: Laestructura de un pavimento No puede tener un adecuadocomportamiento frente a las cargas si estos No tienen un sistema de

Reseña Histórica

comportamiento frente a las cargas si estos No tienen un sistema dedrenaje adecuado.

En 1910, Los grandes méritos del sistema de drenaje y su importanciafueron sacados al aire en un libro llamado “ El arte de hacer vías” H.Frost, había tres cosas necesarias para mantener en perfecto estado lasvías, las cuales eran: drenaje, drenaje y mas drenaje.

En 1938, Porter explica la necesidad de poner en condiciones dealta humedad los especímenes a ensayar en el CBR el cual fueoriginado en California por O.J.

“La vida útil de un pavimento con un adecuado sistema de drenaje se aumenta hasta en un 40% gracias a su eficiencia, si este está correctamente diseñado, en comparación con uno probremente

drenado o nulo”. Harry R. Cedergren

Reseña Histórica

y g

En Latinoamérica en todos los simposios de pavimentos se habla dela importancia de los sistemas de subdrenaje.

Los sistemas de subdrenaje han sido tratados, aclamados a lo largode los siglos pero frecuentemente ignorados por los diseñadores devías.

Identificación y categorías de fallaCategoría Pavimento Flexifle Pavimento Rígido

Peladuras PeladurasExudación Pulimento de la SuperficieBaches DescascaramientoDesintegración de bordes BachesOjo de pescadoDesintegracionesDepresiones DepresionesAbultamiento EscalonamientoAsentamientos longitudinalesLevantamientoMedia LunaLongitudinales LongitudinalesTransversales TransversalesDe borde De EsquinaEn Bloque Losas SubdivididasPiel de CocodriloPor reflexión de Juntas

Deficincia Material de selloAstilladuras

Deformaciones

Fisuras

Deficiencia de Juntas

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Efectos de la saturación en pavimentos

Efectos a la Subrasante:Incrementa las presiones de poros, disminuye los

esfuerzos efectivos.Incremento presiones hidrostáticas, subpresiones

de flujode flujo,Disminuye los parámetros de resistencia al corte.

Ablandamiento.

Afecta la susceptibilidad a los cambiosvolumétricos.

Efectos de la saturación en pavimentos

Efectos en los materiales granulares:

Disminuye los parámetros Geomecánicos deresistencia.

Aumenta el bombeo y lavado de finos. Procesos deAumenta el bombeo y lavado de finos. Procesos deerosión. Aumento en e.

Incremento presión de poros. Presiones de aireAfecta los mecanísmos de transferencia de carga

σσ

≅ σσ2

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CON DRENAJE SIN DRENAJE

Subrasante

Esquema distribución de Esfuerzos

N.F.

Q N.F.

Q N.F.

Q lluvia

B

GEODREN CON TUBERIA DREN FRANCES

1.0m1.0 m

0.60m0.25m

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Sistemas de subdrenaje con geosintéticos

Subdrén con geocompuesto de drenaje:» Geodrén con tubería: Filtración y drenaje

Geo-red

Geotextil NoTejidoDetalle Geodren con Tubería de 4"

Tubería perforada de drenaje

Mín 30 cm

1.00

m

Geodrén conmanga para 115mm

Tubería DrenaFlex115mm

Material de rellenopermeable (piedrillao gravín)

GEOTEXTILESNo Tejidos

GEOTEXTILESNo Tejidos

CALCULO HIDRAULICO PARA ESCOGER EL GEOTEXTIL

tk

=ψ

ψ Permitividad.

k Permeabilidad del geotextil

• Evaluación de la Permitividad:

k Permeabilidad del geotextilt Espesor del geotextil.

1. De la Ecuación de Darcy

(Q = k * i * A):

LHhqw

req ××Δ=ψ

2. ψ Admisible

BCCCINCRSCB

ultadm FRFRFRFRFR ××××

=ψψ

3. FS Global req

admgFS

ψψ

= 1>gFS

Georedes

TRANSMISIVIDAD DEL SISTEMA

1. De la Ecuación de Darcy:

( )( )

( )iq

itkwQwitkQtwikQ

AikQ

t

t

t

t

×××=

×××=×××=

××=

θ iqw ×= θ

qw = Tasa de Flujo(m³/s-m)

θ = Transmisividad requerida

i = Gradiente hidráulico

w = Ancho del geocompuesto

La tasa de flujo (qw) y la Transmisividad (θ) serán las mismas cuando el gradiente sea igual a 1 (cuando el sistema de drenaje este vertical)

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

4

• Vías, Bogotá-Colombia • Carretera Tarso - Pueblo Rico, Antioquia - Colombia

PRESENTACION DE SOLUCIONES, SISTEMAS PRESENTACION DE SOLUCIONES, SISTEMAS INNOVADORASINNOVADORAS

…Optimizar

• Transmilenio Av Villavicencio, Bogotá - Colombia

Transmilenio Av. Américas

SISTEMA DE TRANSPORTE MASIVO TRANSMILENIO

SISTEMAS DE SUBDRENAJE

Transmilenio Av. Villavicencio

5

• Vías, Bogotá - Colombia

TESTIMONIAL• Vías, Antioquia - Colombia

TESTIMONIAL

DISEÑO DE SISTEMAS DE DRENAJE

SISTEMAS DE SUBDRENAJE

Metodología de Diseño

1. Establecer el sitio o los sitios más convenientes en donde serequiera captar los fluidos.

2 Estimar el caudal crítico para un tramo de diseño o la2. Estimar el caudal crítico para un tramo de diseño o lacapacidad del sistema para un tramo.

3. Establecer el geotextil a usar en el sistema de filtración.4. Establecer la sección transversal adecuada según el caudal

estimado5. Establecer el sistema de evacuación de los líquidos que

capta el geodren. Diámetro de la tubería.

1. Establecer el sitio o los sitios más convenientes en donde se requiera captar los fluidos.

Interceptar lo mas perpendicularmente posible las líneas de drenajeReducir la distancia de recorrido de las líneas de flujo.

2 Estimar el caudal crítico para un tramo de diseño o la2. Estimar el caudal crítico para un tramo de diseño o la capacidad del sistema para obtener un tramo.

Caudal por infiltraciónCaudal por nivel freático

Qf = Qinf + QNf

N.F.

DOBLE FUNCIÓN EN EL DRENAJE

Q lluvia

Q N.F.

N.F.

Q N.F.

B

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PRESENTACION DE SOLUCIONES, SISTEMAS Y PRESENTACION DE SOLUCIONES, SISTEMAS Y PRODUCTOSPRODUCTOS

INNOVACIÓN…

…podemos matar varios pájaros de un solo tiro

Ri FFLBIRQ ××××=inf

IR Precipitación máxima horaria de frecuencia Anual (se obtiene de las

curvas de intensidad – duración – frecuencia.

B Semi-banca de la vía

L Longitud Tramo de Drenaje

Fi Factor de infiltración (depende del tipo de carpeta)

Fr Factor de Retención de la base

Pavimento

aNF AikQ ××=k Coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente

i Gradiente hidráulico

Nd Cota inferior del subdrén

Nf Cota superior del nivel freático

Aa Área efectiva de abatimiento de Nivel freático

B Semi-banca de la vía

L Longitud Tramo de Drenaje

BNfNd )( −

Nd

Nf Subrasante

Geotextil

LNfNd ×− )(

3. Determinación del tipo de geotextil a usar como filtro.

• Criterio de Retención• Criterio de Permeabilidad• Criterio de Colmatación• Criterio de Supervivencia• Criterio de Durabilidad

4. Establecer el sistema de evacuación de líquidos que capta el geodren.

Que el tubo tenga la capacidad de absorber o recibir el caudal de diseño por cada metro lineal.

Capacidad de conducción del tubo.

NOMOGRAMA PARA ESTABLECER EL DIAMETRO A USAR DE TUBERIA

10

100

1000

^3(c

m^3

/s)

D 65 mm

0.1

1

10

0.1 1 10 100

Pendiente (%)

Cau

dal 1

0^

D 100 mmD 160 mmD 200 mm

RECOMENDACIONES DE INSTALACIÓN Y ENSAMBLAJE DEL GEODREN

RECOMENDACIONES DE ENSAMBLAJE

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RECOMENDACIONES DE ENSAMBLAJE RECOMENDACIONES DE ENSAMBLAJE

RECOMENDACIONES DE INSTALACION

INCORRECTO

CORRECTO

RELACION BENEFICIO – COSTO

Condiciones óptimas de drenaje

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Condiciones deficientes de drenaje (AASHTO)

3.853.9001.513.000 40 %

CALCULO DE LA EFICIENCIA

La “vida útil de un pavimento es diferente a la “vida efectiva”demismo, este tiempo depende básicamente de los tipos dedaños que presente la vía y la variación de su índice deserviciabilidad

CONCLUSIONES

Los sistemas de subdrenaje en vías son de vital importanciapara garantizar la durabilidad de las estructuras de pavimento

Los sistemas de subdrenaje deben tener un procedimiento dediseño

El buen manejo del agua en los proyectos viales reducenotablemente los costos por mantenimiento (estructuras depavimento y taludes)

GRACIAS POR SU ATENCION

PREGUNTAS