INTRODUCCIN A LA INGENIERA DEL TRANSPORTE

DRENAJE DE PAVIMENTOSDr. Andrs Sotil Chvez23 de Abril del 2013PavimentosDRENAJE - INTRODUCCINAdems de las consideraciones de materiales y estructura, el drenaje es uno de los mas importantes factores en el diseo de pavimentos

El agua entra al pavimento medianteGrietasJuntasBermasSuperficie del PavimentosNapa FreticaDRENAJE - INTRODUCCINEfectos dainos del agua en pavimentosReduce la resistencia de los materiales granulares de la base y la subbaseCausa bombeo en los pavimentos de concreto, y esto genera falla de juntas, desnivel, perdida de soporte, grietas y deterioro de bermasEn climas con congelamiento permanente y napa fretica alta, este congelamiento ocasiona hinchamiento de la base y luego reduccin de la capacidad de carga y perdida de soporte al descongelamientoDesprendimiento en pavimentos flexibles, y si tiene sulfatos y cidos, genera deterioro al concreto

MOVIMIENTO DEL AGUAEl agua se moviliza por gravedad, accin capilar, vapores, o cualquier combinacin de los mismosEn bases con suelos finos, el movimiento es por capilaridadEn bases granulares, el movimiento es por gravedad y se puede describir mediante la ley de Darcy para flujo saturadov = kiyQ = vAdonde v = velocidad de flujok = coeficiente de permeabilidadi = gradiente hidrulicoQ = flujo A = rea donde pasa el agua y perpendicular al flujo

CONTROL DEL AGUAPrever que entre al pavimento

Proveer drenaje para removerlo del pavimento

Construir el pavimento lo suficientemente fuerte como para resistir el efecto combinado de carga y agua5PREVENCINIncluyeInterceptar el agua del sueloSellar la superficie del pavimento

El primero ha sido siempre mas fcil de controlar que el segundo, ya que este incluye sellar la superficie en contra de la lluvia y la nieve

Sellar por completo la entrada de agua durante la vida del pavimento es casi imposible, por lo que la prevencin siempre va acompaada de mtodos de drenaje internos6PREVENCINPara minimizar la infiltracin, un buen drenaje siempre es requerido, como el que se ve en las figuras a continuacin

7PREVENCINPara minimizar la infiltracin, un buen drenaje siempre es requerido, como el que se ve en las figuras a continuacin

8PREVENCIN

Con excepcin de las ocasiones donde la superelevacin manda el diseo de pendiente, esta siempre direcciona el agua hacia afuera9

REMOCINLa idea es eliminar el agua lo mas rpido posible antes que los daos indicados se puedan generarNormalmente, tres mtodos son usados (individualmente o en conjunto)Capas de DrenajeDrenajes longitudinalesDrenajes Transversales

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REMOCINLa remocin del agua se puede realizar con una capa de drenaje como se ve y luegoSe puede poner una tubera longitudinal (mas econmico y seguro). Se puede extender la capa de drenaje fuera del pavimento (este puede causar problemas porque con el tiempo se pierde la pendiente y el agua en vez de salir, entra por la capa de drenaje)

11REMOCINEn (a) la base se usa como capa de drenaje, satisfaciendo tanto el requerimiento estructural as como el de drenaje (a ser explicado mas adelante)En (b) se aade una capa encima de la subrasante sin que esta tenga propiedades estructurales o que sea parte de la subbase

12REMOCINDesde el punto de vista de drenaje, seria mejor poner la capa de drenaje debajo de la capa de rodadura para eliminar la mayor contaminacin de la base y subbase

Sin embargo, problemas con perdida de finos que traen subsecuentes perdidas de base, ocasionan mayores problemas de estabilidad

Adems, el agua que entra en la base y subbase ya no podran drenar fcilmente13REMOCINDrenes longitudinales tambin son usados para mantener controlada la napa fretica como se ve en este esquema

14REMOCINExperiencia en los EEUU ha demostrado, sobre drenes longitudinales 5 aos despus de ser instalados. que75% del sistema mantena un drenaje rpido y/o moderadoEl 25% restante se haba atorado en las salidas y entradas. Sin embargo, una vez limpiadas, el dren funcionaba sin problemas

15PAVIMENTOS RESISTENTESUsar pavimentos de gran espesor (de asfalto o concreto) puede reducir significativamente la presin hidrodinmica y sus efectos dainos.Es as, que el Instituto del Asfalto promociona el uso de pavimentos profundos.El mayor inconveniente es el costo inicial, aunque los beneficios son mas que evidentes al largo plazo.16MATERIALES DE DRENAJELos materiales tpicos a usar son:Agregados: materiales limpios, resistentes y de gradacin abierta, con alta permeabilidad para permitir el paso del agua y que no se atoren las capas

GeotextilesTuberas

17MATERIALES DE DRENAJELos materiales tpicos a usar son:Geotextiles son materiales que sirven para proteger la capa de drenaje contra atoros y contaminacinPermite no solo retener la contaminacin de finos, sino tambin permite que el agua fluya.Estn hechos de fibras como el poliester, polipropileno u otro tipo de fibras, tejidos (woven) o no tejidos (non-woven)

Para su colocacin, el requerimiento mas importante es el tamao aparente del geotextil que tiene que cumplir con prevenir el paso de finos y minimizar el atoro.

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MATERIALES DE DRENAJELos materiales tpicos a usar son:Los geotextiles se pueden usar envolviendo los drenajes, o envolviendo las tuberas, o como filtro para las capas de drenaje

23MATERIALES DE DRENAJELos materiales tpicos a usar son:Tuberas pueden ser de concreto, arcilla, fibras con bitumen, metales, o plsticos con superficies suaves o corrugadasNormalmente estn perforados o tienen aberturas, tienen juntas abiertas, para que el agua pueda salir de las tuberasDeben estar rodeados de materiales apropiados o fibras para prevenir que se atorenDiversos tamaos son usados y la mayor preocupacin es el soporte estructural, tanto para cargas vehiculares, de construccin y manejo bruscoAdems deben resistir efectos fsicos y qumicos

24MATERIALES DE DRENAJELos materiales tpicos a usar son:Tuberas son diseadas siguiendo los mismos requerimientos que para tuberas de drenaje pluvial y no estn en el alcance de este curso, mas si de hidrologa

Tpicas configuraciones de tuberas en base a la topografa y condiciones econmicas

25MANUAL PERUANO Y USARevisin del Manual Propuesto por el MTC Peru

Revisar el Manual MAG para Drenaje (USA)26