INFORME TÉCNICO Junio / 2005

SISTEMA DE DRENAJE VERTICAL CON EL GEOCOMPUESTO MACDRAIN ®

Como ejemplo para la evaluación de la eficiencia del MacDrain®, calcularemos su capacidad de captar el flujo de agua que percolará a través de un relleno contenido por una estructura de 10 metros de altura (fig. 1).

FLUJO A TRAVÉS DEL RELLENO

Utilizaremos una red de flujo (especialmente diseñada para este caso) que determina, de forma simplificada y con buena precisión, el caudal máximo que percola por el suelo.

En la fig. 1 es posible visualizar la disposición y el número de las líneas de flujo y equipotenciales que forman la red de flujo. Es así como se determina el factor de forma de esta red, definido como la relación entre equipotenciales y líneas de flujo (Nf / Nq) que, aplicado a la fórmula que sigue, determina el caudal:

Donde: k = coeficiente de permeabilidad del suelo = 10-3 cm/s; h = altura de la estructura = 10 m; Nf = número de canales de flujo = 6; Nq = número de equipotenciales = 8.

Por lo tanto, se obtiene como caudal resultante:

CAPACIDAD DE CAUDAL DEL GEOCOMPUESTO

Para obtener el caudal que fluirá a través del MacDrain® es necesario determinar la tensión a la cual este estará sometido.

Adoptamos, a favor de la seguridad, un valor aproximado para el coeficiente de empuje en reposo de K0=0.5, equivalente a un suelo con ángulo de fricción de 28 grados y peso específico γ =

20 kN/m3 y asumiendo que el peso específico adoptado para el suelo sea saturado, el peso específico sumergido debe ser 10 kN/m3, obteniendo así la tensión horizontal efectiva:

P = γ.h.K0 = 10.10.0,5 = 50 kPa

En la hoja técnica del MacDrain® 2L (tab. 1), se encuentran los siguientes valores, para el gradiente hidráulico igual a 1:

Se obtiene para P=50 kPa un caudal de 1,35 l/s.m.

Según las normas, tenemos también que aplicar los siguientes factores de reducción para el geocompuesto MacDrain®:

FRIN = 1,30 (Intrusión del suelo); FRCR = 1,40 (Fluencia – CREEP); FRCC = 1,20 (Colmatación química); FRBC = 1,15 (Colmatación biológica).

De esta manera, el flujo admisible para el sistema utilizando el MacDrain® 2L, resulta:

Comparando el caudal obtenido a través del trazado de la red de flujo

con la capacidad de flujo admisible del MacDrain® 2L, se obtiene:

,

⋅⋅=

q

f

NN

hkQ

Figura 1 – Red de flujo para un muro de 10 metros de altura.

Presión [kPa] Caudal [l/s.m] 10 2,84 20 2,17 50 1,35

100 0,41

Tabla1 - Capacidad de Flujo del MacDrain® 2L

Prof. Dr. Benedito de Souza Bueno Jefe del Lab. de Geosintéticos USP - São Carlos - SP - Brasil

Prof. Dr. Pérsio de Almeida Barros Depto. de Geotecnia y Transportes UNICAMP - Campinas - SP - Brasil

METODOLOGÍA Y CÁLCULOS REVISADOS POR:

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Cedergren H.R. Seepage, Drainage and Flow nets, John Wiley & Sons Inc., USA, 1967.

[2] Lambe T.W. & Whitman R.V. Soil Mechanics, 119-120, John Wiley, 1979.

[3] Koerner, Robert M. , Designing with Geosynthetics (4th Edition), Prentice Hall, USA, 1998.

CONCLUSIÓN El geocompuesto MacDrain®, después de colocado, ofrece una capacidad de flujo 7,2 veces mayor del caudal que el suelo puede conducir, satisfaciendo todas las exigencias técnicas impuestas por las condiciones locales, substituyendo con eficiencia un sistema de drenaje convencional.

“Aún en una situación de drenaje crítica (relleno constituido por suelo altamente permeable), el sistema de drenaje realizado con el geocompuesto MacDrain® satisface todas las exigencias técnicas (flujo, resistencia a la compresión, etc.) impuestas por un proyecto de drenaje convencional.”

51,2/)/(35,1

)(msl

FRFRFRFRQQ

BCCCCRIN

=×××

=

mslQadm /)/(54,0=

2,7075,054,0 =

mslsmQ /)/(075,0/000075,0861010 35 ==

⋅⋅= −

Maccaferri do Brasil Ltda. Rod. Dom Gabriel Paulino Bueno Couto, Km 66 P.O. BOX 520 - CEP 13201-970 Jundiaí - São Paulo - Brasil Tel. (+55) 11-45893200 - Fax (+55) 11-45823272 E-mail: maccaferri@maccaferri.com.br - Web site:www.maccaferri.com.br

Comparativo de costos entre el sistema de drenaje con el geocompuesto MacDrain® y el sistema de drenaje convencional (muro de 10 m de altura).

Será utilizado como referencia un sistema de drenaje vertical convencional (pantalla drenante) con espesor 0,30m construido con grava nº 01 (ø = 2,5 cm) y filtro geotextil no tejido con 300 g/m2. Dicho sistema es equivalente, en desempeño, a un sistema de drenaje construido con MacDrain® 2L. Drén tradicional (Grava + geotextil)

(*) Considerando 10% de pérdidas debido a las irregularidades ocurridas durante la ejecución. (**) Considerando 5% de pérdidas causadas por los solapes y cortes. MacDrain® 2L

(n.a.) no aplicable para esta solución.

Materiales Cant. para 1m.l.

Costo unitario US$

Costo Total US$ / m

Grava n. 1 3,30 m3 * 13 / m3 42,90 / m

Geotextil no-tejido 300g/m2 21,00 m2 ** 1,50 / m2 31,50 / m

Tubo-drén Ø 100 mm 1,00 m 0,95 / m 0,95 / m

Tabla 1’’ x 12’’ (5 reapr.) 0,30 m2 1,10 / m2 0,33 / m

Maestro (+ enc. sociales) 1,43 h 2,23 / h 3,19 / m

Obrero (+ enc. sociales) 4,39 h 1,91 / h 8,40 / m

Costo total por metro lineal 87,27 / m

Custo total+B.D.I. (30 %) 113,45 / m

Materiales Cant. para 1m.l.

Costo unitario US$

Costo Total US$ / m

Geocompuesto Macdrain® 2L 10,00 m2 6,26 62,60 / m

Grava n. 1 n.a. n.a. n.a.

Geotextil no-tejido 300g/m2 n.a. n.a. n.a.

Tubo-drén Ø 100 mm 1,00 m 0,95 / m 0,95 / m

Maestro (+ enc. sociales) n.a. n.a. n.a.

Obrero (+ enc. sociales) 1,60 h 1,91 / h 3,06 / m

Costo total por metro lineal 66,61 / m

Costo total+B.D.I. (30 %) 86,60 / m

La eficiencia, facilidad y rapidez de ejecución, además del costo, hacen del MacDrain® una solución indispensable para sistemas de drenaje. Mientras que en el método tradicional es necesario utilizar una tabla que se levanta a cada etapa de compactación del relleno, en el caso del MacDrain® es necesario solamente que un obrero lo fije a la estructura dejando la ejecución del relleno independiente de aquella del drenaje.