La precarga es un sistema de acelerar la consolidación del terreno, mediante la colocación de una carga (normalmente un terraplén) sobre su superficie. En función de la granulometría del terreno será necesario, o no, la hinca de drenes mecha para acelerar el proceso de expulsar el agua intersticial del terreno, necesario para que el terreno asiente. Los drenes son necesarios en terrenos de baja permeabilidad. Los drenes están formados por una camisa filtrante que se hinca en el terreno, t erreno, protegida exteriormente por una aguja o funda metálica de forma romboidal o rectangular, que se retira una vez hincado el dren. Para ello se utiliza un equipo especial que, mediante cabrestante hidráulico u otro sistema, hace subir o bajar la aguja o funda verticalmente. La función de los drenes es acortar el recorrido del agua en el proceso de asentamiento del terreno, acelerando su expulsión hacia la superficie, por lo que se acelera la consolidación. La precarga, con o sin hinca de drenes, permite que los asientos se produzcan antes de la construcción de la estructura proyectada, por lo que una vez construida se producirán asientos insignificantes.
CONSOLIDACIÓN ACELERADA MEDIANTE VACÍO Los sistemas de precarga con drenes verticales de arena y prefabricados para acelerar la consolidación del subsuelo, y con ello su asentamiento, han sido utilizados en múltiples tipos de obras y países, en los que se ha comprobado su eficacia, por lo que hay consenso en el sentido de considerarlos como opciones adecuadas adecuadas para el mejoramiento de suelos blandos. La consolidación mediante vacío consiste en la reducción de presión de agua del subsuelo, vía el bombeo y aplicación de vacío parcial en sus estratos más cercanos a la superficie del terreno; conlleva así, a cierta remoción de agua de la masa de suelo. Se crea así una condición en que se abate la presión de poro, y por el Principio de los Esfuerzos Efectivos, se aumenta en la misma magnitud, los esfuerzos efectivos sobre la masa de suelo.
MODELACIÓN DE SISTEMAS DE PRECARGA CON VACÍO Y DRENES VERTICALES PREFABRICADOS Un sistema de precarga con drenes verticales debe analizarse como un problema tridimensional (3D). Este tipo de evaluaciones en general resultan complicadas complicadas de llevar a cabo, debido a los requerimientos computacionales computacionales y tiempos de cálculo mayores. A partir de 1980, investigadores como Shinsha et al. (1982), Cheung et al. (1991), Hird et al. (1992), Indraratna y Redana (1997) y Chai et al. (2001) han establecido diversas teorías que proponen equivalencias entre un modelo en axisimetría y en estado plano de deformación con la finalidad de obtener predicciones realistas acerca del desarrollo de la consolidación radial en un medio con drenes verticales. La aplicación de la presión de vacío en un medio con precarga y drenes verticales requiere una modificación en las condiciones de frontera de las teorías existentes:
(Indraratna et al., 2005). Mohamedelhassan y Shang (2002) propusieron una metodología para analizar el efecto de la aplicación del vacío adaptando la teoría de consolidación unidimensional de Terzaghi y la ley de superposición de efectos, concluyendo que el promedio del grado de consolidación (Uvc) combinando la precarga y el vacío puede expresarse mediante la siguiente ecuación:
Dónde: Tcv = factor tiempo para un sistema combinado de precarga con vacío. cvc = coeficiente de consolidación para un sistema de precarga con vacío. H = distancia efectiva que recorre una partícula de agua para alcanzar la frontera permeable. m = número entero que toma en cuenta únicamente los valores impares de una serie senoidal infinita.
APLICACIÓN DE VACÍO DEBAJO DE UNA MEMBRANA IMPERMEABLE Y HERMÉTICA En el sistema con membrana, después de la instalación de los PVDs, la superficie del suelo se cubre con una capa de arena que contiene una red de drenaje horizontal que tiene la finalidad de distribuir la succión uniformemente, incluyendo los drenes verticales. Los drenes se conectan a bombas de vacío en el borde de una trinchera perimetral. Para evitar la fuga de la presión de vacío, se utiliza una membrana impermeable para cubrir la cama de arena, y ésta se sella usualmente en la trinchera perimetral con un relleno de lodo bentonítico. El vacío se crea aspirando el aire debajo de la membrana impermeable al aire, extendida sobre el terreno, generando una región hermética. El
sistema con membrana no funciona bien en áreas extensas, por lo que, de ser utilizado, la zona tiene que ser subdividida y mejorada de forma individual para facilitar la instalación de la membrana, lo que puede incidir en la eficiencia del sistema. En esta situación, siempre se requiere de pantallas impermeables. Un inconveniente es que la eficiencia de todo el sistema depende de la capacidad de la membrana para evitar cualquier fuga de aire (presión de vacío) en un periodo.
Aplicaciones Principales: Esta mejora de terreno presenta grandes ventajas principalmente en obras en las que se presentan los siguientes problemas: - Suelos Blandos de estratos delgados o no muy profundos. - Suelos Blandos con cargas Medias. - Suelos Blandos con Cargas Superficiales. - Obras Superficiales para disminuir asientos diferenciales. Usos Principales: Se utilizan en todas aquellas obras es las que es necesario mejorar las características de los terrenos que intervienen en las mismas: -
OBRAS VIALES: carreteras y ferrocarriles. EXPLANACIONES: grandes superficies, aeropuertos, campos deportivos, naves industriales y comerciales, Silos y depósitos. OBRAS HIDRÁULICAS: costas, puertos, presas. DEPÓSITOS NATURALES: Terraplenes y Rellenos, vertederos urbanos, vertidos mineros e industriales.
Conclusión: La precarga es un sistema de acelerar la consolidación del terreno, mediante la colocación de una carga (normalmente un terraplén), cuya función es expulsar el agua intersticial del terreno, necesario para que el terreno asiente. Fuente:
http://www.suelosingenieria.com/index.php/actividades/construccion/mejoramientosde-suelos/wick-drains https://www.researchgate.net/publication/311536844_Sistemas_de_precarga_con_vaci o_para_consolidacion_acelerada_de_suelos_membrana_hermetica_o_dren_a_dren_
