Ecuaciones del tiempo para drenar VII

Los valores de t en horas y el porcentaje de saturación se grafican para determinar la capacidad de la base como elemento drenante. De acuerdo a la clasificación podrá ser "aceptable", “marginal" o "inaceptable" (Figura 7.12).

Ecuaciones del tiempo para drenar VI

1.     Para cada periodo de tiempo, se debe computar la cantidad de agua remanente en la muestra sustrayendo el agua drenada durante cada período (N_e * U) del volumen de agua que llenaría completamente los vacíos de la capa drenante (Vv).

2.     Determinar el nivel de saturación (%) de la capa drenante en cada intervalo de tiempo haciendo:

(V_v - N_eU)/N_emáx  * 100                                                                                                                    (7.20)

A continuación se muestra una planilla para hacer los cálculos indicados:

Sección del pavimento                  Tipo de finos

Porcentaje de finos                      g_d (pcf o Kg/m³)

D₁₀ (mm)                                    k (pies/dia ó cm/seg)

G_s W                                           (pies ó m)

H (pies o m)                                Sx  (pies/pies ó m/m)

S (pies/pies o m/m)                     S_R = (S²+S_x²)^0.5

L_e = W((S/S_X)²+1)^0.5                            m = N_e L_R/H k

S₁ = L_RS_R/H

V_t = 1.0 cm3

W_S = g_d/62.5  ó  g_d

V_S = W_S/G_S

V_V = 1.0-V_S

C (%)

N_e =<N_emáx C/100

U	T	t dias = T m	thoras = T m 24	Ne U	VW=VVNeU	S=VW/VV100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9

Ecuaciones del tiempo para drenar V

Figura 7.11. Factores de tiempo para drenaje de capas saturadas

Ecuaciones del tiempo para drenar IV

Figura 7.10. Ábaco Para estimar la permeabilidad

 

Ecuaciones del tiempo para drenar III

Material predominante	Cantidad de finos
	<2.5 %			5%			10%
	Tipo de finos			Tipo de finos			Tipo de finos
	Filler	Limo	Arcilla	Filler	Limo	Arcilla	Filler	Limo	Arcilla
grava	70	60	40	60	40	20	40	30	10
arena	57	50	35	50	35	15	25	18	8

1.     Calcular la porosidad efectiva: N_e = N_emáx C/ 100                                                                   (7.17)

La porosidad efectiva es un concepto muy importante, es la relación entre el volumen de agua que drena de un material bajo la acción de la gravedad y el volumen total de ese material. Es una medida de la cantidad de agua que puede ser drenada de un suelo.

2.     Calcular m:  m = N_e L_R² /H k                                                                                               (7.18)

La permeabilidad k se puede determinar con el ábaco de la Figura 7.10. El tiempo de drenaje y los niveles de saturación se determinan de esta manera:

3.     De la Figura 7.11 se selecciona un factor de tiempo T, función de S, y de los grados de drenaje U.

4.     Se calcula el tiempo de drenaje t en horas:

t = T m 24                                                                                                                        (7.19)

5.     Se computa el agua drenada durante cada período de tiempo multiplicando la porosidad efectiva N_e por U.

Ecuaciones del tiempo para drenar II

En lo que respecta a las propiedades del material a usar en la base drenante se debe conocer el porcentaje y tipo de finos.

Si son inertes, el IP debe ser menor del 1 %

Si son limosos, el IP es mayor del 1%, pero por debajo de la línea "A" del gráfico de plasticidades.

Si son arcillosos, el IP es alto, y se encuentran sobre la línea "A".

·                D₁₀

·                Densidad seca

·                Gravedad específica de los sólidos G_s=W_s/V_s                                                                          (7.16)

Los cálculos a realizar para cuantificar las propiedades drenantes del pavimento son:

1.     Suponer V_t (volumen total) = 1

2.     Calcular V_s = W_s/G_s

3.     Calcular V_v (volumen de vacíos) = V_t - V_s = N_emáx  (volumen de agua que llena complemente los vacíos del material).

4.     Con la tabla 7.4 se selecciona la pérdida de agua C:

Ecuaciones del tiempo para drenar I

Se considera que el agua proveniente de una lluvia se infiltra a través de la superficie del pavimento hasta que la base se satura completamente. A partir de este momento no entra más agua dentro de la estructura del pavimento y la que cae simplemente escurre sobre su superficie. El proyectista debe diseñar la capa de base teniendo en cuenta que una vez que cesa la lluvia, la base permeable drenará rápidamente para evitar daños.

El tiempo considerado adecuado para remover el agua depende del daño admisible y de las condiciones climáticas del lugar. Por ejemplo, en zonas de congelamiento, los pavimentos deben ser drenados en media o en una hora para minimizar el efecto a largo plazo de la presencia de humedad. Como comparación, una estructura de pavimento sin un drenaje efectivo requiere para drenar de 20 a 50 horas.

Los datos de entrada (Figura 7.9) para este análisis en lo que respecta a la geometría de la base permeable son: Pendiente longitudinal S; Pendiente transversal S_x; Espesor de capa drenante H y Ancho de base permeable W.