SUBDRENAJE EN EDIFICACIONES 1. GENERALIDADES En Latinoamérica, durante los últimos años ha existido una creciente demanda de edicaciones en respuesta a los crecimientos que ha tenido, en términos generales, la economía de todos estos países. A través del tiempo, se ha manejado el concepto de que el agua es el principio de toda vida, pero que también es la causante de los problemas más recuentes en Ingeniería Civil y especialmente en las edicaciones. Las decientes condiciones de sistemas de subdrenaje en edicaciones ha generado permanentemente problemas durante la obra y después de la misma (postventa), como pueden ser: presencia de subpresiones ocasionadas por la ascensión del nivel reático aectando estructuras de contención y cimentaciones, aguas provenientes de inltración y ugas de instalaciones cercanas que provocan humedades en paredes y pisos deteriorando pinturas y revocos, entre otros. De ahí que el diseño de un buen sistema de subdrenaje que involucre el uso de Geosintéticos se convierte en un aporte undamental para la vida útil de las obras en mención.
2. INTRODUCCIÓN Esta cartilla es una guía práctica para los ingenieros Hidráulicos, Hidrosanitarios y Geotecnistas encargados de diseñar, construir e instalar sistemas de subdrenaje en edicaciones. El sistema de subdrenaje debe ser capaz de captar, conducir y evacuar el agua de una manera rápida y eciente. El Geodrén es un avanzado sistema de subdrenaje que incrementa los rendimientos en los procesos de construcción, generando disminución de costos rente a otras alternativas convencionales.
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Un sistema de subdrenaje eciente y estable debe estar compuesto por un medio ltrante y un sistema de evacuación. En el Geodrén, la unción de ltración (retener el suelo permitiendo el paso del agua) la desempeña el Geotextil no tejido punzonado por agujas, el medio drenante es el encargado de captar y conducir el agua que pasa a través del ltro, unción realizada por un elemento sintético que se conoce con el nombre de Geored y la tubería perorada es la encargada de conducir el agua a un sistema de evacuación. Los principales objetivos del Geodrén en un sistema de edicación son: •
Evacuarelaguadelsuelosaturadoparaevitarlascargashidrostáticas
que pueden desestabilizar la edicación. •
Evitarqueaparezcanhumedadesprovocadasporlassaturacionesde
los suelos en contacto con los muros de la edicación.
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•
Evacuarelaguayevitarsubpresionesenlascimentaciones.
•
Mantener la resistencia y propiedades geomecánicas del suelo de
undación.
¿QUÉ ES EL GEODRÉN? El Geodrén PAVCO es un geocompuesto que combina dos Geosintéticos (Geotextil no tejido y Geored de Polietileno HDPE) y cuando se le coloca una tubería de drenaje se denomina Geodrén Vial (Figura N° 1).
Figura N° 1. Geodrén Planar y Geodrén Vial
Geotextil: “Material textil plano, permeable, no tejido punzonado por agujas”. Deberá tener capacidad para dejar pasar el agua, pero no partículas nas de suelo, y presentará los siguientes requerimientos de propiedades hidráulicas y de ltración.
Propiedad
Norma
Unidad
Valor
TAA
ASTM D-4751
mm (No. Tamiz)
0.250 (60)
Permitividad
ASTM D-4491
s-1
3.1
Permeabilidad
ASTM D-4491
cm/s
46 x 10-2
Tasa de Flujo
ASTM D-4491
L/min/m2
8910
Tabla N° 1. Requerimiento propiedades hidraúlicas y de ltración del Geotextil no tejido.
Geored HDPE: Es el medio poroso encargado de captar y conducir los fuidos que pasan a través del Geotextil, este Geosintético debe presentar las siguientes propiedades.
Propiedad
Norma
Unidad
Valor
Espesor
ASTM D-1777
mm
7.5
Peso
ASTM D-5261
g/m2
649 +/- 32
Resistencia a la Compresión
ASTM D-1621
kPa
1250
Resistencia a la Tensión
ASTM D-4595
kN/m
4.8
Tabla N° 2. Propiedades de la Geored.
El Geodrén debe ser laminado con calor en ambas caras para acilitar el fujo hidráulico a través de su plano.
Propiedad Resistencia a la Delaminación
Norma de Ensayo
Valor Típico
ASTM D-413
0.4 Lbf/pulg
Tabla N° 3. Resistencia a la delaminación entre el Geotextil y la Geored.
Tubería de Drenaje: Es la encargada de conducir el fuido a la zona de evacuación. Fabricada en Polietiteno de alta densidad HDPE, es prácticamente irrompible, es resistente a la corrosión, tolera cualquier grado de acidez del suelo y es inmune a los agentes bioquímicos.
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Diámetros
Propiedad
Área de Drenaje
100 mm
160 mm
200 mm
30 cm2/m
40 cm2/m
60 cm2/m
3700 cm3/m 15000 cm3/m 26000 cm3/m Tabla N° 4. Caudal de descarga de tuberías de drenaje.
Caudal para1% de pendiente
Presentación de los Geodrenes Geodrén Vial: Dimensiones del Rollo Diámetro (mm)
Longitud (m)
Altura (m)
50
0.5
50
1.0
50
2.0
50
0.5
160 (6”)
50
1.0
200 (8”)
35
1.0
100 (4”)
8
Geodrén Planar: Dimensiones del Rollo Longitud (m)
Altura (m)
50
0.5
50
1.0
50
2.0
Tubería Corrugada de HDPE Perforada Diámetro (pulg)
Longitud (m)
Presentación
4”
30.50
Rollo*
6”
30.50
Rollo*
8”
6.10
Tramo**
*cada rollo incluye una unión **campana integrada
3. PRINCIPALES APLICACIONES DE SISTEMA DE SUBDRENAJE CON GEODRÉN EN EDIFICACIONES A través del tiempo se han manejado principalmente cuatro aplicaciones en edicaciones las cuales son:
3.1 Muros de sótanos Tiene como unción reducir de una manera signicativa la presión hidrostática causada por la presencia de aguas internas que soportan los muros de la estructura, garantizando así su estabilidad y evitando zonas de inltración y humedades permanentes en la parte interior de la edicación. Si el relleno que esta en contacto con el muro esta sometido a cambios de nivel reático, la masa de suelo puede cambiar ácilmente de volumen, por ejemplo, las arcillas y los limos son suelos que tienden a surir cambios volumétricos cuando la humedad varía. En época de verano, el nivel reático estará bajo, lo cual no genera presiones laterales por cambio volumétrico del suelo, las que si aparecerán en el caso de que el nivel reático suba, y el suelo se expanda por la acción de la humedad. Este cambio volumétrico origina un ciclo de carga y descarga en el muro, así como excesos de empujes laterales, para corregir ésto, se debe construir un buen sistema de subdrenaje. Anteriormente, este subdrenaje era conormado por una capa vertical de grava, encapsulada por un Geotextil no tejido, la cual cubría toda la cara del muro. En algunos casos se disponía en la parte inerior del ltro una tubería de drenaje perorada, que tenia como unción evacuar rápidamente el fuido captado. Para la construcción de este tipo de subdrenaje, generalmente se utilizaban métodos a base de ormaletas para contener provisionalmente la grava, haciendo de este un método caro, complicado y demorado, que hoy ha sido reemplazado por la instalación de un geocompuesto de drenaje (Geodrén), el cual proporciona una solución más económica, sencilla y rápida.
3.2 Cortes de suelo utilizados como formaleta de muro La unción que cumple en esta aplicación el sistema de subdrenaje con Geodrén es igual a la que se genera en muros de sótano que consiste en reducir de manera signicativa la presión hidrostática.
3.3 Cimentaciones Cuando el agua se maniesta en la cimentación por niveles reático altos, el Geodrén Vial es la alternativa ideal para captar y conducir el fuido a un sistema de evacuación. Existen zonas donde la proundidad del nivel reático varía en unción del régimen de lluvias de la región. En zonas urbanas, además del régimen de lluvias los ascensos del nivel reático pueden deberse a otras causas,
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como rotura de acueductos o alcantarillados, apertura de zonas verdes, ejecución de excavaciones, etc. Estas modicaciones en el suelo provocan cambios en las características mecánicas del mismo, motivo por el cual se perjudican las estructuras apoyadas sobre este suelo, por ejemplo: el incremento en la humedad puede producir disminución de los esuerzos eectivos. En terrenos arcillosos el valor de la cohesión puede verse disminuido por la presencia de agua. Para solucionar estas irregularidades, se opta por cimentar en niveles donde se mantengan permanentes las propiedades originales del suelo y esto se logra instalando un buen sistema de subdrenaje.
3.4 Zonas ajardinadas Todas las edicaciones contemplan zonas ajardinadas ya sea en achada o en las plataormas de acceso a los edicios. El Geodrén planar reemplaza los lechos ltrantes en grava, reduciendo signicativamente el peso de estas placas y los niveles arquitectónicos de trabajo.
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4. PROCESOS DE INSTALACIÓN DEL GEODRÉN PARA CADA UNA DE LAS APLICACIONES EN EDIFICACIONES 4.1 Muros de sótanos Una vez realizada la gran excavación y construido el muro perimetral de la edicación, se inicia el proceso de instalación del sistema de subdrenaje perimetral así: se coloca una capa mínima de 5cm del material de relleno al lado inerior externo del muro perimetral (el material de relleno utilizado en un sistema de subdrenaje de Geodrén Vial, debe tener permeabilidad Ks ≥ 1 x 10-3 cm/s y plasticidad menor a 7%, lo cual corresponde a materiales como arena gruesa de río, subbase granular, gravas, etc.) esta pequeña capa, tiene como unción proporcionar la pendiente del sistema indicada por el diseñador (mínimo: 1.0%), además de impedir el contacto del Geodrén con el suelo de undación. Dispuesta la capa inerior, se ubica el Geodrén Vial en contacto directo con el muro, el cual trae una pestaña en la parte superior, diseñada para realizar la unión al muro, con ayuda de trozos de madera y clavos (Figura N° 2).
Figura N° 2. Capa de nivelación y unión del Geodrén Vial al muro
Nota: El Geodrén no debe quedar expuesto (sin cobertura), por un período mayor a 3 días, se recomienda taparlo inmediatamente después de su instalación, para evitar la colmatación y la oto-degradación del Geotextil. Cuando la altura del muro perimetral sobrepasa la altura de los Geodrenes, se hace necesario complementar con Geodrén planar hasta llegar a la altura necesaria. El Geodrén planar (superior) debe recaer sobre el Geodrén Vial (inerior), garantizando así que el fuido llegue directamente al Geodrén y no al muro, este procedimiento se repite cuando las dimensiones del muro siguen siendo superiores a la suma de los dos alturas de los Geodrenes. Si el muro perimetral es demasiado alto, el Geodrén planar da la posibilidad de instalarse de orma vertical (se gira 90°). El traslapo promedio horizontal o vertical debe ser 10cm (Figura N° 3).
Figura N° 3. Instalación Geodrén Vial y Geodrén planar Horizontal
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En algunos casos y de acuerdo a la recomendación del diseñador del proyecto, el Geodrén planar no se instala en toda la longitud del muro. Los parámetros para asumir que cantidad de Geodrén planar se debe instalar, dependen del caudal de inltración presente en el proyecto, de los linderos vecinos, y del acabado nal que tendrá la zona adyacente a la edicación (pisos, pavimentos, jardines, etc.) (Figura N° 4).
12 Figura N° 4. Geodrén planar instalado en sentido vertical al 50%
El material de relleno entre el Geodrén y el suelo del sitio, se debe instalar de manera que no presente vacíos que puedan generar deormabilidad, además este relleno debe garantizar que el Geodrén quede completamente en contacto con el muro, esta capa debe ser mínimo de 10cm de espesor. La orma más adecuada para instalar la capa de material de relleno seleccionado (Ks ≥ 1 x 10-3 cm/s: arena gruesa de río, sub-base granular, grava, etc.), es utilizando una ormaleta de madera (reutilizable), a medida que va compactando el material drenante y el relleno del suelo, se va subiendo la ormaleta (Figura N° 5).
Geodrén Planar 1m
Geodrén Vial 1,0m x 100mm
10cm
Figura N° 5. Instalación y relleno de Geodrén Vial y Planar en un muro de concreto de 2m de altura
4.1.1 Sistema de impermeabilización para muros de sótanos como complemento de un sistema de subdrenaje con Geodrén Un sistema de impermeabilización en algunos casos se hace necesario y en otros complementa el uso de un sistema de subdrenaje con Geodrén, la impermeabilización se recomienda empleando membrana de PVC. A continuación se presenta dentro del proceso constructivo expuesto anteriormente, las dierencias que se deberían tener en cuenta. Esta aplicación, además de trabajar como un sistema de subdrenaje, tiene como unción impermeabilizar los muros de la edicación que se encuentran enterrados. El procedimiento de instalación es similar al anterior, solamente se hace necesario instalar la membrana de PVC, antes del Geodrén. La supercie del muro no debe presentar rugosidades que puedan punzonar la membrana. Inicialmente se instala un perl de jación en el perímetro superior e inerior del muro, el cual va tecnojado con chazos auto perorantes cada 30cm (la disposición de más líneas de perl en el muro esta establecida por la altura del mismo). Una vez ubicados éstos en el muro, se realiza la termousión de la membrana sobre el perl, es decir, se introduce la tobera del Leister (soldador de aire caliente) entre estos dos, los cuales bajo el eecto del calor, se derriten supercialmente y permiten la unión con ayuda de un rodillo que ejerce presión sobre ellos. La calidad de la soldadura está infuenciada por las condiciones atmoséricas, por esto la máquina debe ajustarse a la temperatura correcta para estas condiciones. Los traslapos de la membrana deben considerarse con un mínimo de 5cm, una vez que se haya terminado el revestimiento del muro, es necesario sellar con poliuretano la junta entre el perl y el muro. Esta operación es imprescindible para impedir la inltración de agua (para la aplicación del producto de sellado, siga las instrucciones proporcionadas por el abricante). Ubicada la membrana de PVC, se continúa con el procedimiento de instalación del Geodrén.
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Perfil de Fijación PVC
Membrana de PVC
Geodrén Vial
Figura N° 6. Instalación de perles y membrana de PVC
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Figura N° 7. Relleno con material drenante entre el Geodrén y el muro de la edicación
4.2 Cortes de suelo utilizados como formaleta de muro En algunos proyectos, el suelo de sitio se presta para realizar cortes verticales, es en este momento donde ciertos constructores utilizan este corte como ormaleta para construir el muro de concreto; cuando esto ocurre, instalar un sistema de subdrenaje para evitar humedades en los muros se vuelve casi imposible. El Geodrén acompañado de una membrana de PVC o de un Polietileno, da la posibilidad de construir un sistema de subdrenaje para impedir humedades en muros. Después de realizada la excavación donde se construirá la edicación, se realiza una pequeña zanja en la parte inerior del corte vertical del suelo, la
cual se utilizara para disponer la tubería de drenaje del Geodrén (ésta debe conservar la pendiente indicada por el diseñador para la tubería, mínimo: 0,5%); Se sujeta el Geodrén a las paredes del corte de suelo, utilizando pequeñas estacas de madera que serán dispuestas en la pestaña abricada para tal n.
15 Figura N° 8. Instalación del Geodrén Vial en contacto directo con el suelo de sitio
Con el n de proteger al Geodrén de la colmatación que se puede generar por la lechada del concreto, y de evitar la disminución de resistencia del concreto por pérdida de agua, se superpone una membrana de PVC o un polietileno de baja densidad, entre el Geodrén y el concreto.
Figura N° 9. Instalación del polietileno o PVC para proteger de la colmatación con concreto el Geodrén
Finalmente, después de instalar el Geodrén y el material impermeable, se inicia el proceso de undición de los muros con concreto.
Membrana PVC ó Polietileno
Formaleta Geodrén Vial
Concreto
Figura N° 10. Vaciado de concreto entre la ormaleta y el Geodrén
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NOTA: En este caso especíco no se tiene en cuenta el material de relleno entre el Geodrén y el suelo de sitio (debido a las condiciones del proyecto), lo cual genera incertidumbre sobre la vida útil del sistema de subdrenaje (ya que la garantía del buen uncionamiento del sistema, depende de la permeabilidad del material de relleno).
Figura N° 11. Fundición total del muro, utilizando el corte del suelo como ormaleta
4.3 Cimentaciones Para obtener las mayores ventajas económicas de este sistema de subdrenaje, el Geodrén Vial debe instalarse dentro de una zanja o trinchera angosta, con una pendiente mínima de 1.0%. El ancho mínimo de la zanja es de 20cm (Figura N° 12). Como alternativa, se puede especicar anchos mayores que permitan el uso de equipos tradicionales de excavación o mano de obra. Si se usa zanjadora mecánica, ésta debe estar equipada con el sistema de corte adecuado al terreno. Existen equipos de corte para suelo blando, para suelo duro o rocoso y para roca o concreto. El equipo de corte para roca o concreto tiene limitaciones de proundidad, motivo por el cual no debe superar la proundidad de 1m.
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Figura N° 12. Preparación del terreno
Una vez realizada la excavación, se coloca una capa mínimo de 5cm del material de relleno. (Figura N° 13). El material de relleno utilizado en un sistema de subdrenaje con Geodrén debe tener una permeabilidad minina (Ks ≥ 1 x 10-3 cm/s), con el n de permitir el paso del agua hacia él, este material podría ser: arena gruesa de río, sub-base granular o gravas (¾” a 2”). Es importante vericar que la plasticidad del material de relleno no sea mayor a 7%, en caso positivo, se debe buscar otro tipo de material. También se puede utilizar el mismo material de la excavación, siempre y cuando sea un material que orezca permeabilidad y su plasticidad sea menor a 7%. Para este último caso, recomendamos hacer los ensayos de suelo pertinentes y granulometrías buscando la estabilidad del sistema.
Figura N° 13. Capa de material drenante
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Antes de ubicar el Geodrén Vial en la excavación se deben vericar las proundidades y las pendientes acordadas en los planos de diseño. El Geodrén Vial se debe instalar en la mitad de la excavación si el material de relleno es dierente al suelo de sitio, en caso contrario puede instalarse en contacto directo con una de las paredes de la excavación (Figura N° 14).
Figura N° 14. Ubicación del Geodrén Vial
Si el Geodrén Vial se instala en la mitad de la excavación, asegúrelo uniendo la pestaña del mismo a los listones (distanciados 1.5m - 3.0m) utilizando alambre requemado, para así iniciar el proceso de llenado con el material seleccionado (Figura N° 15).
Figura N° 15. Anclaje del Geodrén Vial
Si el Geodrén Vial se va a instalar, unido a una de las caras de la excavación, puede utilizar una pequeña estaca, en la zona de la pestaña del mismo. El Geodrén Vial no debe quedar expuesto, sin cobertura, por un período mayor a 3 días. Se recomienda taparlo inmediatamente después de su colocación, para evitar el taponamiento por colmatación del Geotextil. El material de relleno a utilizar es el mismo descrito anteriormente, éste se debe colocar de manera que no presente vacíos que generen deormabilidad en la cimentación a colocar sobre la excavación. (Figura N° 16).
Geodrén Vial
0,50m
Arena Gruesa de Río 0,25m
Figura N° 16. Instalación nal de un tramo de Geodrén Vial
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4.3 Zonas ajardinadas Todas las edicaciones contemplan zonas ajardinadas ya sea en achada o en las plataormas de acceso a los edicios. El Geodrén planar reemplaza los lechos ltrantes en grava, reduciendo signicativamente el peso de estas placas y los niveles arquitectónicos de trabajo. Una de las soluciones a este problema, es la instalación de membranas de PVC en conjunto con Geodrén planar: la membrana es la encargada de impermeabilizar las áreas en contacto con el suelo del jardín, y el Geodrén Planar es el encargado de captar y evacuar el agua de inltración, evitando las cargas adicionales y la generación de humedad. Grama
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Membrana de PVC
Capa de Arena
Losa de Concreto
Geodrén Planar
Pendiente 2.0%
Figura N° 17.CorteMembranadePVCyGeodrénPlanarencubierta
Membrana de PVC
Geodrén Planar
Figura N° 18. Esquema zona verde en cubierta
Nota importante: “El buen funcionamiento de un sistema de subdrenaje depende de la permeabilidad del material de relleno, ya que de esto depende la velocidad de respuesta del sistema”.
5. DETALLES A TENER EN CUENTA EN LOS PROCESOS DE INSTALACIÓN Todo sistema de subdrenaje debe contar con salidas y entregas, además de colectores primarios y secundarios, ubicados a distancias adecuadas, para evitar la excesiva acumulación de agua, a continuación se ven las posibles combinaciones para realizar uniones entre dos Geodrenes:
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Figura N° 19. Unión de dos líneas de Geodrén Vial en una caja de inspección de concreto 50cm x 50cm
Figura N° 20. Unión de dos líneas de Geodrén Vial con accesorios de tubería (codo 90°)
Figura N° 21. Unión del Geodrén Vial con caja de PVC
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5. EJEMPLOS DE DISEÑO Para establecer el diámetro de la tubería de drenaje, se deben revisar dos aspectos: Que el tubo tenga la capacidad de absorber captar o recibir el caudal de diseño por cada metro lineal; esto es la capacidad que tiene el tubo de dejar entrar el agua en su interior a través de sus oricios o ranuras y que el tubo tenga la capacidad de conducir la totalidad del caudal de diseño. A continuación se presentan dos ejemplos extraídos de proyectos reales en los cuales se ha utilizado como sistema de subdrenaje, el Geodrén. Lo que se busca es poder explicar de una manera práctica a través de estos ejemplos la metodología de diseño a utilizar para el cálculo del sistema en mención. EJEMPLO 1 DESCRIPCION DEL PROYECTO Para un proyecto en la ciudad de Pasto, Colombia, se plantea la construcción de un edicio de seis pisos y un nivel de sótano. De acuerdo con los estudios geotécnicos se conoce que la proundidad del nivel reático esta ubicada a 6 m por debajo del nivel del terreno en época de invierno, y que no se presentarán ascensos por capilaridad que puedan aectar la estructura. El suelo de fundación es un limo arenoso MS con una permeabilidad
k = 2.5 x 10 -5 m/s. Con el n de dar un manejo adecuado al agua de inltración, se plantea la construcción de un sistema de subdrenaje con el n de captar y conducir dicha agua. El estudio hidrosanitario arrojó que se tendrán cajas de inspección cada 30m y la pendiente a manejar entre cada una es del 1%. ZONA VERDE ANDEN
0.0
6 SOTANO
-3.0
23
N.A.F
-6.0
1. Estimación del caudal de diseño Debido que no se encontró presencia de nivel reático que pueda aectar la estructura, solamente se tiene en cuenta el caudal por inltración que proviene de la supercie (zona verde) adyacente a la estructura. • CaudalporInltración
Qin = IR * A T * Fi Donde: IR
= 24 mm/h = 6.66 x 10-6 m/s
Precipitación máxima horaria de recuencia anual, registrada en el sitio más cercano al proyecto. Como no se tiene precipitación máxima horaria para Pasto, se toma la de la estación más cercana,enestecasoRíoMira–Nariño,basadoenlascurvas
intensidad - duración - recuencia. Para un periodo de retorno de 2 años y una duración de 120 min. A T = 30 * 6 m = 180 m2 (Área aerente a cada colector) Fi = 0.7
Entonces: Qin Qin Qin QT
= = = =
IR x A T x Fi 0.70 x 180 m2 x 6.66 x 10-6 m/s 0.00084 m3 /s 0.00084 m3 /s, debido a que no hay presencia de nivel reático ni otros aportes de caudal.
2. Selección del Geodrén Adecuado El diámetro de la tubería a usar puede ser determinado utilizando el nomograma basado en la ecuación de Prandtl - Colebrook Según el nomograma para una pendiente del 1% y los tres diámetros de tuberías existentes para geodrén el caudal máximo a transportar es el siguiente:
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Tubería de 100 mm ( ≈ 4”) Tubería de 160 mm ( ≈ 6”) Tubería de 200 mm ( ≈ 8”)
⇒ ⇒ ⇒
Qmax = 0.00433 m3/s Qmax = 0.01174 m3/s Qmax = 0.02157 m3/s
El caudal estimado para cada tramo de 30 metros entre cajas de inspección para cada colector principal es igual a 0.00084 m 3 /s, con este caudal se determina que la tubería adecuada a emplear es de 100 mm ( ≈ 4”). 6 ZONA VERDE 0.0 Geodrén Planar H:0.5m Material de relleno Permeable Geodrén Vial
-3.0
m 4 . 2
SOTANO
100mm H:2.0m
Para la selección de la altura del geodrén, se recomienda que esta sea del 80% de la altura total de la estructura que este directamente en contacto con el suelo, en este caso se recomienda una altura de 2.4 m.
EJEMPLO 2 DESCRIPCION DEL PROYECTO Se plantea la construcción de una bodega de dos niveles con área de 80m x 120m. De acuerdo a los resultados obtenidos por el estudio geotécnico, se determinó que la proundidad del nivel reático a 0.5 m del nivel del terreno. El suelo de undación es una arcilla normalmente consolidada que clasica como CH, acorde a pruebas in-situ y de la laboratorio se determinó que la permeabilidad del estrato arcilloso es de k = 1.5 x 10 -4 m/s. El sistema de cimentación serán zapatas aisladas con una proundidad de desplante de 1.0 m. Dada la necesidad de controlar el nivel reático que aectará la estructura a nivel de cimentación, se contempla la construcción de un sistema de subdrenaje con geodrén vial. El estudio hidrosanitario determinó que se ubicarán cajas de inspección cada 40m y la pendiente entre ellas es del 1%.
0.0
ZONA PARQUEADEROS PLACA DE CONTRAPISO
N.A.F
-0.5
-1.0
1. Estimación del caudal de diseño Debido a que la supercie aledaña a la estructura se hará en pavimento asáltico y tendrá un sistema adecuado de drenaje supercial, no se considerará aporte de caudal por inltración. Inicialmente se deberá proponer un esquema de distribución de los geodrenes en planta, teniendo en cuenta que no intereran con la cimentación, otras redes, y que este acorde a los puntos de desagüe mas cercanos; de esta orma se determinará el área aerente para cada colector (se recomienda que el distanciamiento entre colectores sea menor a 10 m). Dicha situación se muestra a continuación:
25
m 0 4
10 m
10 m 10
Áreas aerentes propuestas
26
El caudal por abatimiento del nivel reático se calcula entonces como: QNF = k * i * A i = (Nd - N )/B Donde: k i Nd N A a
= = = = =
B L i k A
= = = = =
QNF = QT =
Es el coeciente de permeabilidad del suelo adyacente. Es el gradiente hidráulico. Cota inerior del subdrén. Cota superior del nivel reático. Es el área eectiva para el caso de abatimiento del nivel reático. Es la distancia entre subdrenes. Longitud del tramo de drenaje. (Nd - N )/B = (1.0 - 0.5) / 10 = 0.05 1.5 x 10-4 m/s (1.0 m - 0.5 m) * 40m = 20 m2 (Área de aectación sobre el geodrén para el caso del nivel reático) 2 x 1.5 x 10-4 m/s * 0.05 * 20m2 = 3.0 x 10-4 m3 /s 3.0 x 10-4 m3 /s, debido a que no hay aportes por caudal de inltración ni otros aportes de caudal.
2. Selección del Geodrén Adecuado para los colectores secundarios Según el nomograma para una pendiente del 1% y los tres diámetros de tuberías existentes para geodrén el caudal máximo a transportar es el siguiente: Tubería de 100 mm ( ≈ 4”) Tubería de 160 mm ( ≈ 6”) Tubería de 200 mm ( ≈ 8”)
⇒ ⇒ ⇒
Qmax = 0.00433 m3 /s Qmax = 0.01174 m3 /s Qmax = 0.02157 m3 /s
El caudal estimado para cada colector secundario es igual a 0.0003 m3 /s, por lo tanto la tubería a usar para los colectores (Internos) es de 100mm ( ≈ 4”), la altura recomendada en este caso es de 1.0 m. 3. Selección del Geodrén Adecuado para los colectores primarios. Luego de estimar el caudal proveniente de cada colector secundario, es necesario conectarlos a un colector primario que será el encargado de transportar el agua captada por los colectores secundarios y de entregarla a los desagües del sistema. El caudal de diseño de cada colector será entonces el aportado por el área aerente al colector más el aporte de 3 colectores secundarios que se conectan a éste.
O I R A D N U C E S R O T C E L O C
O I R A D N U C E S R O T C E L O C
O I R A D N U C E S R O T C E L O C
O I R A D N U C E S R O T C E L O C
COLECTOR PRINCIPAL
ÁREA AFERENTE 40 m
Área aerente y caudal colectores principales
DESAGUES
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El caudal por abatimiento del nivel reático se calcula entonces como: QNF i k A QNF QT QT
= = = = = = =
k * i * A (Nd - N )/B = (1.0 - 0.5) / 10 = 0.05 1.5 x 10-4 m/s (1.0 m - 0.5 m) * 40m = 20 m 2 2 x 1.5 x 10-4 m/s * 0.05 * 20m2 3.0 x 10-4 m3 /s + 3 * QT(colector secundario) 1.2 x 10-3 m3 /s
Según el nomograma para una pendiente del 1% y los tres diámetros de tuberías existentes para geodrén el caudal máximo a transportar es el siguiente:
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Tubería de 100 mm ( ≈ 4”) Tubería de 160 mm ( ≈ 6”) Tubería de 200 mm ( ≈ 8”)
⇒ ⇒ ⇒
Qmax = 0.00433 m3 /s Qmax = 0.01174 m3 /s Qmax = 0.02157 m3 /s
El caudal requerido para cada colector principal es igual a 0.0012 m 3 /s, por lo tanto la tubería a usar para los colectores principales o primarios es de 100mm ( ≈ 4”), la altura recomendada en este caso para el geodrén circular es de 1.0m.
6. TESTIMONIALES DE OBRA
Foto N° 1. UrbanizaciónBosquesdelasLomas,México,D.F.2011GeodrénVial 100 mm / 1 mt - Geodrén Planar 2 mt
Foto N° 2. LomasdeChapultepec,México,D.F.,2010GeodrénVial100mm/0.50
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Foto N° 3. Instalación de Geomembrana HDPE y Geodrén Vial en muro de sótano, para impermeabilizar y captar caudal de inltración, Carreour Calle 70 - Cali, Colombia.
Foto N° 4. Instalación de Geodrén Vial en muro de sótano, para captar caudal de inltración, Edicación Torres de Alérez - Cali, Colombia.
30 Foto N° 5. Instalación de Geodrén Vial en muro de sótano, para captar caudal de inltración, Constructora Bolívar - Bogotá, Colombia.
Foto N° 6. Instalación de Geodrén Vial en muro de sótano, para captar caudal de inltración, Unidad Residencial El Bosque - Cali, Colombia.
31 Foto N° 7. Jardinera impermeabilizada con membrana de PVC y GeodrénPlanar,NuevoConquistadores-Medellín,Colombia.
Foto N° 8. Instalación de Geodrén Vial en muro de sótano, para captar caudal de inltración, Centro Comercial La Ribera - Belén, Costa Rica.
