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MEJORAMIENTO DE SUELOS POR DRENAJE

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN
by

Adrian Ortiz

on 1 October 2013

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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN
E.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO :

DOCENTE:

Mecánica de Suelos Aplicado a
Cimentaciones
Ing. Erasmo Fernandez Sixto

INTEGRANTES:
CORNELIO LAURA, Catony
MASGO SOTO, Javier
ORTIZ CHUJUTALLI, Carlos Adrian
OLORTEGUI BORJA, Manuel
SOTELO DE LA TORRE, Chiristian

MEJORAMIENTO DEL SUELO POR MEDIO DE DRENAJE
INTRODUCCIÓN
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 capacidad portante:
Drenes de arena, Drenes Verticales o Drenes de Mecha y Drenes por Vacío
. Éstos métodos son utilizados en suelos de baja permeabilidad, de tal manera que ayudan a una rápida salida del agua y aceleran la consolidación.

INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE AGUA SOBRE LA CAPACIDAD DE CARGA
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:
El nivel freático se localiza de forma que 0 ≤ d ≤ B ≤
LINEAS DE ESTUDIO

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.

FINES
TÉCNICAS DE MEJORA DE SUELOS MÁS EMPLEADAS
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.
• 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.

Caso III
Cuando el nivel freático se localiza de manera que d ≥ B, el agua no afectará la capacidad de carga última. ≤
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 unasiento residual aceptable.
El principal inconveniente es que estos procesos suelen ser lentos y se necesita bastantetiempo (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.

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.(
Caso II
APLICACIONES DE LAS TÉCNICAS DE MEJORA DE 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 asentamientos diferenciales

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS
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
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

DRENES VERTICALES O DRENES 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.

DRENAJE POR VACÍO
La consolidación por vacío fue introducida por primera vez por W. Kjellman, el inventor del drenaje vertical prefabricado
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
La membrana filtrante cumple una importante función. Está compuesta por fibras de polipropileno unidas mediante la aplicación de calor y con una estructura arbitraria, conocida bajo el nombre comercial de Typar.
Otros requerimientos importantes
que debe cumplir un filtro:


- gran fuerza mecánica
- alta resistencia contra bacterias y
microorganismos
- resistencia a los ácidos, disolventes, etc.
- resistencia permanente a través del tiempo
- mínimo desplazamiento bajo fuerte presión.
3.2 DISEÑO EN DRENES DE ARENA
EJEMPLO 1


Solución:


GRACIAS
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