Cálculo de Subdrenes.tipico

DISEÑO DE SUB-DRENES

CAUDAL DE DISEÑO

Donde:Qd: Caudal de diseño.Qi: Caudal por infiltración.

Qh: Caudal debido a filtraciones puntuales estimado en campo.Qs: Caudal sub superficial.

Caudal por Infiltracion Directa

Donde:Caudal por infiltración, cm3/s.Intensidad de lluvia anual, para un Tr = 30 años, y tiempo de concentración de 0.5 a 2 horas, cm/s

B: Ancho de infiltración (perpendicular al flujo del subdren), cm.L: Longitud del subdren, cm.

Factor de infiltración. (Ver Cuadro Factores de infiltracion).Factor de retención de la base (Ver Cuadro Factores de Retencion de la Base).

Factores de Infiltración Factores de Retención de la Base

Tipo de carpeta Fi Tipo de Base

0.30

0.40

0.50

0.67

0.000613628 cm/sB = 600 cmL= 20000 cm (Longitud mayor entre descargas de subdrenes)

Fi = 0.50 (Factor de infiltración)Fr= 0.33 (Factor de retencion de la base granular)

Reemplazando valores, se obtiene:

Qi= 1214.98 cm3/s

Caudal Sub – superficial

Qi:IR:

Fi:Fr:

Carpetas asfálticas muy bien conservadas

Bases bien gradadas, en servicio 5 años o más

Carpetas asfálticas normalmente conservadas

Bases bien gradadas, en servicio menos de 5 años

Carpetas asfálticas pobremente conservadas

Bases mal gradadas, en servicio 5 años o más

Carpeta de concreto de cemento Portland

Bases mal gradadas, en servicio menos de 5 años.

Los valores de B, Fi y Fr, dependen de las características del pavimento y se mantienen constantes a lo largo de este tramo y son:

IR= (Intensidad de Curvas IDF de la Estacion Vilcashuaman para TR=10años y tc=30min)

Para flujo sub - superficial, emplearemos la ecuacion de Darcy

Donde: K: Coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente, cm/s.i: Gradiente hidráulico.

A: Area efectiva para el caso del abatimiento del nivel freático, cm2.

Donde:Pérdida de carga hidráulica, m

x : Distancia en la dirección del flujo, m.

Se tiene:K = 1.0E-05 cm/s (Valor de permeabilidad más desfavorable - Datos geotecnicos)

1.50 mx=B= 6.00 m (6m = 4.50 mitad del ancho de la plataforma + 1.5 m por cuneta)

i = 0.25

L= 200.00 m (considerando subdren longitudinal de mayor longitud)A= 300.00 m2A= 3000000.00 cm2

Reemplazando valores, se obtiene:

Qsi= 7.50 cm3/s

Qs= 15.00 cm3/s

APORTE DE FILTRACIONES PUNTUALES

Qh= 0.00 cm3/s 0.0000 m3/s = 0.0000

FINALMENTE

Qd= 1229.98 cm3/s = 0.0012 m3/s = 1.2300

CAPACIDAD DE CONDUCCION DEL SUBDREN

Velocidad (cm/s)Dm 12mm Dm 19mm Dm 25mm Dm 50mm

0% 0.00 0.00 0.00 0.002% 0.26 0.62 1.12 1.504% 0.50 1.25 2.25 3.006% 0.80 2.00 3.50 4.50

h :

h =

h x L =

Dado que este sistema de drenaje afectará al nivel freático a ambos lados de la sección analizada, se considera el doble del caudal obtenido por la ley de Darcy

Pendiente(S%)

Dimensionando Seccion de Subdren

Ancho= 0.60 m (minimo)Alto= 1.50 m

Area= 0.90 m2Qd= 1229.98 cm3/s

Para una Pendiente de 1% (min) Tenemos:

Dm 12mm Dm 19mm Dm 25mm Dm 50mmV (cm/s) 0.126 0.312 0.562 0.750

Q (cm3/s) 1134 2808 5058 6750No ok! ok! ok!

Para una Pendiente de 5% Tenemos:

Dm 12mm Dm 19mm Dm 25mm Dm 50mmV (cm/s) 0.630 1.560 2.810 3.750

Q (cm3/s) 5670 14040 25290 33750ok! ok! ok! ok!

Conclusión: El material drenante adecuado debe tener un diametro mínimo de Dm 19mm( 3/4”) y máximo Dm 50mm

DISEÑO DE LA TUBERIA COLECTORA

Nota: S = Pendiente del subdren

-1.0% 0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 7.0%0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0S Vs V

Dm 12mmDm 19mmDm 25mm

Pendiente del subdren (%)

Velo

cid

ad

del

flu

jo (

cm

/s)

V=0.750S

V=0.562S

V=0.312S

V=0.312S

Emplearemos la ecuacion de Manning:

Conclusión :Usaremos Tuberia HDPE 4"

Intensidad de lluvia anual, para un Tr = 30 años, y tiempo de concentración de 0.5 a 2 horas, cm/s

Factores de Retención de la Base

Fr K= 55.56

1/4 m= 0.177

1/3 n= 0.391

1/3 T= 50

1/2 I= 22.09 mm/hora

48.4

42.4 36000 0.00117778

, dependen de las características del pavimento y se mantienen constantes a lo largo de este tramo y

P50años=

(Intensidad de Curvas IDF de la Estacion Vilcashuaman para TR=10años y tc=30min)

(Valor de permeabilidad más desfavorable - Datos geotecnicos)

(6m = 4.50 mitad del ancho de la plataforma + 1.5 m por cuneta)

l/s

l/s

Dado que este sistema de drenaje afectará al nivel freático a ambos lados de la sección analizada, se considera el doble del

1000000 0.00122998

0.00122998

Nota: S = Pendiente del subdren

V=0.750S

V=0.562S

V=0.312S

V=0.312S

Necesita colocar una tuberia de PVC

La tuberia conducirá un caudal de: -1578.02 cm3/s-0.001578 m3/s

El filtro conducirá un caudal de : 2808.00 cm3/s0.002808 m3/s

Estudio de Preinversión a Nivel de Perfil y Estudio Definitivo para la Rehabilitación de la Carretera Dv. Las Vegas - Tarma

ANEXO C.8.1

CALCULO HIDRAULICO DEL SUBDREN ( L=200m)

1. DETERMINACION DEL CAUDAL DE INFILTRACION

Donde:

Caudal de diseño

Caudal por infiltración directa (lt/seg)

A. Determinación del caudal por Infiltración directa

Donde:

Intensidad de lluvia anual, cm/seg

Factor de infiltración. (Tabla N° 01)

Factor de retención de la base (Tabla N° 02)B = Ancho de infiltración (perpendicular al flujo), cm.L = Longitud del subdren, cm

Siendo:

0.000408333333333333

0.40

0.33B(cm) = 720L (cm) = 20000

784

0.784

B. Determinación del caudal por Infiltración subsuperficial

Para determinar el Caudal o flujo subterráneo, aplicamos la Ley de Darcy:

El caudal de diseño considerara el caudal por infiltración y el flujo subsuperficial teniendo la siguiente expresión

Qd = Qi + Qs

Qd=

Qi =

Qs= caudal por infiltración subsuperficial (lt/s)

Debido a la infiltración de la precipitación que cae directamente sobre la superficie del pavimento, para el caso de la vía de una sección típica se determina según la siguiente zona:

Qi = IR xBxLxFi xFr

IR =

Fi =

Fr =

Qi = Caudal por infiltración directa, cm3/s.

IR (cm/seg) =

Fi =

Fr =

Qi (cm3/s) =

Qi (lt/s) =

q = K A i

Qs = qL


Donde:

q =

K = Coeficiente de permeabilidad del suelo adyacente (m/s)i = Gradiente hidráulico del flujo subsuperficial

A= L= Longitud del subdren (m)

Considerando un drenaje vertical y la permeabilidad promedio estimado:K (m/s)

1.00E-04

Valores de las variables para el diseño del Subdren:

0.96i = 0.22

Caudal de infiltración por metro:

2.13E-05

Caudal considerando L=200m subdren de longitud mayor:

0.0043

4.27

Reemplazando en la siguiente fórnula:

5.05

0.00505

2. CALCULO DE LA CAPACIDAD DRENANTE

Se utilizará la ecuacion de Hazen - Williams para determinar la capacidad drenante

(2)

Donde:

Capacidad drenante C = Coeficiente de H-W (depende del material del tubo)

Diámetro del tubo

Pendiente del dren

El dren es un tubo de HDPE con diámetro de 6" 0.1524El valor del Coeficiente de H-W es: 150La pendiente del dren (m/m) : 0.05

Reemplazando en (2):

0.0588

caudal de infiltración por unidad de longitud (m3/s/m)

Qs = caudal por infiltración subsuperficial (lt/s)

Area proyectada del dren por metro lineal (m2/m)

A (m2/m) =

q(m3/s/m) =

Qs(m3/s) =

Qs (lt/s) =

Qd = Qi + Qs

Qd (lt/s) =

Qd (m3/s) =

Q = 0.2785 C D2.63 S0.54 ……

Q (m3/s) =

D(m)=

S (m/m) =

Q (m3/s) =


0.05883

El caudal de la capacidad drenante es mayor que el caudal de infiltración a conducir enuna longitud máxima de 200m.

3. DIAMETRO DE LA TUBERIA

Para la determinación del diámetro de la tubería, emplearemos la ecuación de Manning

0.00505D (m) = 6" HDPE

s (m/m) = 1%n= 0.016

Como resultado de la aplicación de la fórmula:y (m) = 0.05 equivalente al 36% del diámetro de la tubería

v(m/seg) = 0.86 flujo subcritico

Q (m3/s) =

Qd < Q

Q (m3/seg) =

Q=1nAR

23 S12


Calculo del Caudal&Velocidad vs. (y) tirante de agua

Datos:n = 0.016

D (m) = 0.15

So (m/m) = 0.02

Y (m) = 0.05478

bl (m) = 0.098

%Tirante = 35.94%

Ang(rad) = 2.572

0.00590

P(m) = 0.1960

R(m) = 0.0301

V(m/seg) = 0.8554

0.00505

(lt/seg) 5.05

N° So (m/m) Y %Tir Ang P (m) R (m) T(m) F

1 0.02 0.015 10% 1.29 0.00 0.10 0.01 0.0914 0.40 0.000 0.09 0.0235

2 0.02 0.030 20% 1.85 0.00 0.14 0.02 0.1219 0.62 0.002 0.14 0.0498

3 0.02 0.046 30% 2.32 0.00 0.18 0.03 0.1397 0.78 0.004 0.18 0.0765

4 0.02 0.055 36% 2.57 0.01 0.20 0.03 0.1463 0.86 0.005 0.19 0.0921

4 0.02 0.0610 40% 2.739 0.0068 0.209 0.0326 0.1493 0.9029 0.006 1.35 0.1025

5 0.02 0.076 50% 3.14 0.01 0.24 0.04 0.1524 1.00 0.009 1.31 0.1272

6 0.02 0.091 60% 3.54 0.01 0.27 0.04 0.1493 1.07 0.012 1.24 0.1502

7 0.02 0.107 70% 3.96 0.01 0.30 0.05 0.1397 1.12 0.015 1.15 0.1707

8 0.02 0.122 80% 4.43 0.02 0.34 0.05 0.1219 1.14 0.018 1.02 0.1882

9 0.02 0.1372 90% 5.00 0.02 0.38 0.05 0.0914 1.13 0.019 0.83 0.2017

Qmáximo 0.02 0.141 92.5% 5.17 0.02 0.39 0.04 0.0803 1.11 0.020 0.76 0.2041

Vmáximo 0.02 0.126 82.5% 4.56 0.02 0.35 0.05 0.1158 1.14 0.018 0.98 0.1920

Q,V=75%Y 0.02 0.114 75.0% 4.19 0.01 0.32 0.05 0.1320 1.13 0.017 1.09 0.1799

Descripción de terminos:

n= rugosidad 0.0182415 0.47878D= diámetro

So = pendiente

Y = tirante

bl= borde libre

A = area

P= perímetro

Rh = radio hidráulico

v = velocidad

Q= caudal

3. DISEÑO DE LA TUBERIA COLECTORA - SUBDREN HDPE f = 6"

Para, Q= 0.00505 m3/seg

A (m2) =

Q(m3/seg) =

A (m2) V (m/seg)

Q (m3/seg)

E (m-Kg/Kg)

0.000 0.050 0.100 0.150

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Caudal & Velocidad

Caudal Velocidad

Tirante (mm)

Ca

ud

al (

m3

/s)

Ve

loc

ida

d (

m/s

)

Q=1nAR

23 S12


ANEXO C.8.2

CALCULO HIDRAULICO DEL SUBDREN ( L=300m )


Donde:

Caudal de diseño



Donde:




Siendo:

0.000408333333333333

0.40

0.33B(cm) = 720L (cm) = 30000

1176

1.176




Qd = Qi + Qs

Qd=

Qi =



Qi = IR xBxLxFi xFr

IR =

Fi =

Fr =


IR (cm/seg) =

Fi =

Fr =

Qi (cm3/s) =

Qi (lt/s) =

q = K A i


Qs = qL


Donde:

q =




1.00E-04


0.96i = 0.22


2.13E-05


0.0064

6.40


7.58

0.00758

2 2. CALCULO DE LA CAPACIDAD DRENANTE


(2)

Donde:


Diámetro del tubo

Pendiente del dren



0.0588




A (m2/m) =

q(m3/s/m) =

Qs(m3/s) =

Qs (lt/s) =

Qd = Qi + Qs

Qd (lt/s) =

Qd (m3/s) =

Q = 0.2785 C D2.63 S0.54 ……

Q (m3/s) =

D(m)=

S (m/m) =

Q (m3/s) =


0.05883




0.00758D (m) = 6" HDPE

s (m/m) = 1%n= 0.016



Q (m3/s) =

Qd < Q

Q (m3/seg) =

Q=1nAR

23 S12



Datos:n = 0.016

D (m) = 0.15

So (m/m) = 0.02

Y (m) = 0.068

bl (m) = 0.084

%Tirante = 44.91%

Ang(rad) = 2.938

0.00794

P(m) = 0.2239

R(m) = 0.0355

V(m/seg) = 0.9543

0.00758

(lt/seg) 7.58


1 0.02 0.015 10% 1.29 0.00 0.10 0.01 0.0914 0.40 0.000 0.09 0.0235

2 0.02 0.030 20% 1.85 0.00 0.14 0.02 0.1219 0.62 0.002 0.14 0.0498

3 0.02 0.046 30% 2.32 0.00 0.18 0.03 0.1397 0.78 0.004 0.18 0.0765

4 0.02 0.061 40% 2.74 0.01 0.21 0.03 0.1493 0.90 0.006 0.20 0.1025

4 0.02 0.068 45% 2.94 0.01 0.224 0.04 0.1516 0.95 0.008 1.33 0.1149

5 0.02 0.076 50% 3.14 0.01 0.24 0.04 0.1524 1.00 0.009 1.31 0.1272

6 0.02 0.091 60% 3.54 0.01 0.27 0.04 0.1493 1.07 0.012 1.24 0.1502

7 0.02 0.107 70% 3.96 0.01 0.30 0.05 0.1397 1.12 0.015 1.15 0.1707

8 0.02 0.122 80% 4.43 0.02 0.34 0.05 0.1219 1.14 0.018 1.02 0.1882

9 0.02 0.1372 90% 5.00 0.02 0.38 0.05 0.0914 1.13 0.019 0.83 0.2017

Qmáximo 0.02 0.141 92.5% 5.17 0.02 0.39 0.04 0.0803 1.11 0.020 0.76 0.2041

Vmáximo 0.02 0.126 82.5% 4.56 0.02 0.35 0.05 0.1158 1.14 0.018 0.98 0.1920

Q,V=75%Y 0.02 0.114 75.0% 4.19 0.01 0.32 0.05 0.1320 1.13 0.017 1.09 0.1799



So = pendiente

Y = tirante

bl= borde libre

A = area

P= perímetro


v = velocidad

Q= caudal


Para, Q= 0.00758 m3/seg

A (m2) =

Q(m3/seg) =

A (m2) V (m/seg)

Q (m3/seg)

E (m-Kg/Kg)

0.000 0.050 0.100 0.150

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Caudal & Velocidad

Caudal Velocidad

Tirante (mm)

Ca

ud

al (

m3

/s)

Ve

loc

ida

d (

m/s

)

Q=1nAR

23 S12


ANEXO C.8.3

CALCULO HIDRAULICO DEL SUBDREN ( L=400m )


Donde:

Caudal de diseño



Donde:




Siendo:

0.000408333333333333

0.40

0.33B(cm) = 720L (cm) = 40000

1568

1.568




Qd = Qi + Qs

Qd=

Qi =



Qi = IR xBxLxFi xFr

IR =

Fi =

Fr =


IR (cm/seg) =

Fi =

Fr =

Qi (cm3/s) =

Qi (lt/s) =

q = K A i

Qs = qL


Donde:

q =




1.00E-04


0.96i = 0.22


2.13E-05


0.0085

8.53


10.10

0.01010

2 2. CALCULO DE LA CAPACIDAD DRENANTE


(2)

Donde:


Diámetro del tubo

Pendiente del dren



0.0588




A (m2/m) =

q(m3/s/m) =

Qs(m3/s) =

Qs (lt/s) =

Qd = Qi + Qs

Qd (lt/s) =

Qd (m3/s) =

Q = 0.2785 C D2.63 S0.54 ……

Q (m3/s) =

D(m)=

S (m/m) =

Q (m3/s) =


0.05883




0.01010D (m) = 6" HDPE

s (m/m) = 1%n= 0.016



Q (m3/s) =

Qd < Q

Q (m3/seg) =

Q=1nAR

23 S12



Datos:n = 0.016

D (m) = 0.15

So (m/m) = 0.02

Y (m) = 0.07025

bl (m) = 0.082

%Tirante = 46.10%

Ang(rad) = 2.985

0.00821

P(m) = 0.2275

R(m) = 0.0361

V(m/seg) = 0.9657

0.0079

(lt/seg) 7.93


1 0.02 0.015 10% 1.29 0.00 0.10 0.01 0.0914 0.40 0.000 0.09 0.0235

2 0.02 0.030 20% 1.85 0.00 0.14 0.02 0.1219 0.62 0.002 0.14 0.0498

3 0.02 0.046 30% 2.32 0.00 0.18 0.03 0.1397 0.78 0.004 0.18 0.0765

3 0.02 0.053 35% 2.51 0.01 0.19 0.03 0.1450 0.84 0.005 0.19 0.0885

4 0.02 0.0610 40% 2.74 0.0068 0.209 0.0326 0.1493 0.9029 0.006 1.35 0.1025

5 0.02 0.076 50% 3.14 0.01 0.24 0.04 0.1524 1.00 0.009 1.31 0.1272

6 0.02 0.091 60% 3.54 0.01 0.27 0.04 0.1493 1.07 0.012 1.24 0.1502

7 0.02 0.107 70% 3.96 0.01 0.30 0.05 0.1397 1.12 0.015 1.15 0.1707

8 0.02 0.122 80% 4.43 0.02 0.34 0.05 0.1219 1.14 0.018 1.02 0.1882

9 0.02 0.1372 90% 5.00 0.02 0.38 0.05 0.0914 1.13 0.019 0.83 0.2017

Qmáximo 0.02 0.141 92.5% 5.17 0.02 0.39 0.04 0.0803 1.11 0.020 0.76 0.2041

Vmáximo 0.02 0.126 82.5% 4.56 0.02 0.35 0.05 0.1158 1.14 0.018 0.98 0.1920

Q,V=75%Y 0.02 0.114 75.0% 4.19 0.01 0.32 0.05 0.1320 1.13 0.017 1.09 0.1799



So = pendiente

Y = tirante

bl= borde libre

A = area

P= perímetro


v = velocidad

Q= caudal


Para, Q= 0.01010 m3/seg

A (m2) =

Q(m3/seg) =

A (m2) V (m/seg)

Q (m3/seg)

E (m-Kg/Kg)

0.000 0.050 0.100 0.150

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Caudal & Velocidad

Caudal Velocidad

Tirante (mm)

Ca

ud

al (

m3

/s)

Ve

loc

ida

d (

m/s

)

Q=1nAR

23 S12

Tabla N°01Factores de Infiltración

TIPO DE CARPETA Ficarpetas asfálticas muy bien conservadas 0.30carpetas asfálticas normalmente conservadas 0.40carpetas asfálticas pobremente conservadas 0.50carpetas de concreto de cemento portlanda 0.67

Tabla N°02Factores de retención de la base

TIPO DE CARPETA Frbases bien gradadas, en servicio 5 años o mas 1/4bases bien gradadas, en servicio menos de 5 años 1/3bases mal gradadas, en servicio 5 años o mas 1/3bases mal gradadas, en servicio menos de 5 años 1/2

El cálculo de las intensidades se hace de acuerdo a las curvas Intensidad - duración - frecuenciao de acuerdo a la expresión correspondiente definidos en el Estudio Hidrologico tipo

Donde:I = Intensidad máxima ( m/min)K,m,n = factores caracteristicas de la zona de estudioT = periodo de retorno en añost = duración de la precipitación equivalente al tiempo de concentración (min)

I= KTm

tn


ANEXO C.8.4

CALCULO HIDRAULICO DEL SUBDRENAJE - APLICACIÓN DEL GEOCOMPUESTO



Donde:

K = Permeabilidad del suelo (m/s)i = Gradiente del flujo

A=

Considerando un drenaje vertical y la permeabilidad promedio estimado:k (m/s)

1.00E-06


0.32i = 0.23


7.31E-08

7.31E-02

2. CALCULO DE LA CAPACIDAD DE FLUJO CON EL GEOCOMPUESTO

1.824

0.8

1

donde:

Peso especifico del material que se encuentra alrededor del geodrenangulo de fricción del material que se encuentra alrededor del geodren

P = Presión ejercida por el terreno

0.6

10.7La capacidad de drenaje del subdren es determinada mediante ensayos de laboratorio indicada en la siguiente tabla:

Capacidad del Flujo

Caudal (l/seg/m)

10 2.8420 2.17

qi= K A i

qi = caudal de infiltración por unidad de longitud (m3/s/m)


A (m2/m) =

qi(m3/s/m) =

qi(lt/s/m) =

g ( suelo) =a =

altura(h1) =

altura(h2) =

g (T/m3) =a(°)=

Ko = 1-sen(a)

Ko =

Po =

Presión (kPa)


50 1.35100 0.41200 0.13

Interpolando del valor de P = 10.7KPa se obtiene una capacidad de flujo de 2.84 l/s/m.Según las Normas es necesario aplicar los siguientes factores de reducción:

1.2( intrusión del terreno)

1.1( fluencia -CREEP)

1.2( colmatación química)

1.3( colmatación biologica)

El caudal admisible del compuesto del sistema se obtiene de la siguiente fórmula:

q

1.38

El Caudal admisible para el drenaje se multipla por un Factor FS = 2, quedando el caudal:

FS

0.69

Se concluye que el caudal de infiltración es menor que la capacidad del flujo del geocompuesto drenante.

3. CALCULOS DEL GEOTEXTIL SEPARADOR DEL GEOCOMPUESTO

Para el presente diseño se ha considerado la Metodología de cálculo mencionada en el Manual

los 3 principales criterios de diseños como filtro.

3.1 Criterios de Retención

Considerando este criterio tenemos la siguiente fórmula:

Donde:AOS (mm) = tamaño de abertura aparente del geotextil

B = coeficiente

tamaño de malla en el cual que pasa el 85% de las particulas

El material a utilizar en el relleno es una grava limosa (material de la base granular existente de la plataforma)

FRIN =

FRCR =

FRCC =

FRBC =

qadm=

FRINFRCRFRCCFRBC

Qadm (l/s/m)=

qr= qadm

qr (l/s/m)=

Siendo el qr > qi

"Geosynthetics Design and Construction Guidelines" (FHWA HI-95-038) donde mencionan

AOS ≤ BD85

AOSgeotextil ≤ AOSrequerido

D85 =


3.2 Criterio de Permeabilidad y permisividad

3.2.1 Criterio de Permeabilidad

Para condiciones críticas tenemos que:

que sera el material a utilizar en el relleno de la trinchera.

( ASTM D 4491)

De la Especificación del Geocompuesto obtenemos el valor de la permeabilidad del geotextil

4. CALCULO DE LA CAPACIDAD DRENANTE DE LA TUBERIA


Donde:

Capacidad drenante C = Coeficiente de H-W (depende del material del tuberia)

Diámetro del tuberia

Pendiente del dren variable

El dren es un tuberia con diámetro de 6" 0.1524El valor del Coeficiente de H-W es: 150La pendiente del dren (m/m) : 0.01


0.0030

q< Q

5. DISEÑO DE LA TUBERIA COLECTORA

Emplearemos la ecuación de Manning:

Conclusión :

La sección típica del subdren figura en el plano correspondiente.

Kgeotextil ≥ 10 Ksuelo

La clasificación del suelo SUCS: GM.

Asumimos de acuerdo a la descripción del tipo de suelo la permeabilidad Ksuelo = 1x10-3m/seg

Kgeotextil = 1.1x10-1 cm/seg

Kgeotextil ≥ 1x10-3

1.1x10-1 ≥ 1x10-4

es de 1.1x10-1 cm/seg, por lo tanto cumple los requerimientos.

Q = 0.2785 C D2.63 I

Q (m3/s) =

D(m)=

I (m/m) =

Q (m3/s/m) =

Usaremos Tuberia f 6"

HDPE f = 6"

Q=1nAR

23 S12

Caracteristicas del terreno del terraplen

DESCRIPCION

Peso especifico aparente

2.2

2.0

1.8

angulo de rozamiento= angulo de friccion relleno interna


gsuelo (MP/m3)

Pedraplenes y terraplenes granulares gruesos (GW, GP)

Suelos granulares con mas del 12% de finos (GM,GS, SM, SL) y suelos finos con mas del 25% de gruesos (CL-ML)

Suelos finos de baja plasticidad con menos del 25% de gruesos (CL-ML)


Peso especifico aparente Parametros Geotecnicos

2200 38 35

2000 25 30

1800 10 24


gsuelo (Kg/m3) Coeficiente de basalto K30(Kg/cm3)

Angulo de rozamiento f(o)

Diseño del filtro

(pedir datos de calicatas que esten ubicadas cerca a los subdrenes, para ver la granulometria)

suponiendo:

0.1131

0.7369

3.634

tiene que cumplir la condición:

D15(f)< 5*D85(s)D15(f)< 18.17

D50(f)< 25*D50(s)D15(f)< 18.17

D15(f)< 20*D15(s)D15(f)< 18.17

para que no se genere una carga de presion hidrostatica excesiva.

D15(f)> 4*D15(s)D15(f)< 18.17

se debe ver los datos D15, D50, D85.

D15(s)=

D50(s)=

D85(s)=

C.7 CALCULO HIDRAULICO DEL SUBDREN



Donde:

K = Permeabilidad del suelo (m/s)i = Gradiente del flujo

A=

Considerando un drenaje vertical y la permeabilidad promedio estimado:k (m/s)

1.00E-06 SM(arena limosa)


0.90i = 0.51


4.63E-07

4.63E-01

2. CALCULO DE LA CAPACIDAD DE FLUJO CON EL GEOCOMPUESTO

1.830

1.5

1.3

donde:

Peso especifico del material que se encuentra alredor del geodrenangulo de fricción del material que se encuentra alrededor del geodren

P = Presión ejercida por el terreno

0.5

11.7La capacidad de drenaje del subdren es determinada mediante ensayos de laboratorio indicada en la siguiente tabla:

Capacidad del Flujo

Caudal (l/seg/m)

10 2.8420 2.1750 1.35

100 0.41200 0.13

Interpolando del valor de P = 11.7KPa se obtiene una capacidad de flujo de 2.71 l/s/m.Según las Normas es necesario aplicar los siguientes factores de reducción:

1.2( intrusión del terreno)

1.1( fluencia -CREEP)

1.2( colmatación química)

1.3( colmatación biologica)

El caudal admisible del compuesto del sistema se obtiene de la siguiente fórmula:

q

1.321

El Caudal admisible para el drenaje se multipla por un Factor FS = 2, quedando el caudal:

FS

0.66

qi= K A i

qi = caudal de infiltración por unidad de longitud (m3/s/m)


A (m2/m) =

qi(m3/s/m) =

qi(lt/s/m) =

g (arena) =a =

altura(h1) =

altura(h2) =

g (T/m3) =a(°)=

Ko = 1-sen(a)

Ko =

Po =

Presión (kPa)

FRIN =

FRCR =

FRCC =

FRBC =

qadm=

FRINFRCRFRCCFRBC

Qadm (l/s/m)=

qr= qadm

qr (l/s/m)=

Se concluye que el caudal de infiltración es menor que la capacidad del flujo del geocompuesto drenante.

3. CALCULOS DEL GEOTEXTIL SEPARADOR DEL GEOCOMPUESTO

Para el presente diseño se ha considerado la Metodología de cálculo mencionada en el Manual

los 3 principales criterios de diseños como filtro.

3.1 Criterios de Retención

Considerando este criterio tenemos la siguiente fórmula:

Donde:AOS (mm) = tamaño de abertura aparente del geotextil

B = coeficiente

tamaño de malla en el cual que pasa el 85% de las particulas

El material a utilizar en el relleno de la trinchera es una arena volcánica (cantera Km. 90+970) Del analisis granulometrico calculamos los siguientes valores:

0.82

0.28

0.065

0.055

Cu ≥ 8

Si el 50% o menos del suelo pasa la malla N°200, sera necesario calcular el coeficiente deuniformidad (Cu) y depende del valor obtenido se calculara B.

Si Cu ≤ 2 ó Cu ≥ 8 B = 1Si 2 ≤ Cu ≥ 4 B = 0.5CuSi 4 ≤ Cu ≥ 8 B = 0.8Cu

Como el porcentaje que pasa la malla N°200 es menor al 50%, el IP < 7 y el Cu ≥8, el valor de B = 1.

Reemplazando en la fórmula tenemos:

0.145mm ( AFNOR G 38017)

AOS ≤ 16.82

De las Especificaciones del Geocompuesto para el drenaje elegido obtenemos el valor del

geotextil cumple con los requerimientos.

3.2 Criterio de Permeabilidad y permisividad

3.2.1 Criterio de Permeabilidad


que sera el material a utilizar en el relleno de la trinchera.

( ASTM D 4491)

De la Especificación del Geocompuesto obtenemos el valor de la permeabilidad del geotextil

Siendo el qr > qi

"Geosynthetics Design and Construction Guidelines" (FHWA HI-95-038) donde mencionan

AOS ≤ BD85

AOSgeotextil ≤ AOSrequerido

D85 =

D85 (mm) =

D60 (mm) =

D15 (mm) =

D10 (mm) =

Cu =D60

D10

AOS ≤ BD85

AOS geotextil =

AOS = 0.145mm siendo menor que el del AOSsuelo, por lo tanto el criterio de retención del

Kgeotextil ≥ 10 Ksuelo

Según el Ensayo de Suelos la clasificación AASHTO: A-2-4(0), Clasificación SUCS: SM.

Asumimos de acuerdo a la descripción del tipo de suelo la permeabilidad Ksuelo = 1x10-6m/seg

Kgeotextil = 1.1x10-1 cm/seg

Kgeotextil ≥ 1x10-3

1.1x10-1 ≥ 1x10-4

es de 1.1x10-1 cm/seg, por lo tanto cumple los requerimientos.

3.2.2 Criterio de Permisividad o Permitividad ( y)

Como el porcentaje que pasa la malla N°200 varia entre un 15 y 50% tenemos según AASHTO M-288-2001

( ASTM D 4491)

De la Especificación del Geocompuesto para Drenaje evaluado obtenemos el valor de la permisividaddel geotetextil es de 1.51 seg-1, por lo tanto el criterio de permisividad el geotextil cumple losrequerimientos.

3.2.3 Criterio de Obstrucción


De las Especificaciones Técnicas del Geocompuesto obtenemos el valor de AOS = 0.145mm, por lo tanto por el Criterio de obstrucción el geotextil cumple los requerimientos.

4. CALCULO DE LA CAPACIDAD DRENANTE DE LA TUBERIA


Donde:

Capacidad drenante C = Coeficiente de H-W (depende del material del tuberia)

Diámetro del tuberia

Pendiente del dren variable

El dren es un tuberia con diámetro de 6" 0.1524El valor del Coeficiente de H-W es: 150La pendiente del dren (m/m) : 0.01


0.0030

q< Q

5. DISEÑO DE LA TUBERIA COLECTORA

Emplearemos la ecuación de Manning:

Conclusión :

Los subdrenes consisten en una zanja de base = 0.60m, h = 1.50m, como material de filtro seusara arena limosa (SM) de origen volcánico, el flujo sera captado atraves del geodren y conducido

La sección típica del subdren figura en el plano correspondiente.

y ≥ 0.2 seg-1

y (seg-1) = 1.51

AOS ≥ 3D15

Reemplazando el valor de D15= 0.0135mm se tiene: AOS ≥ 0.0405

0.145 ≥ 0.0405

Q = 0.2785 C D2.63 I

Q (m3/s) =

D(m)=

I (m/m) =

Q (m3/s/m) =

Usaremos Tuberia f 6"

por una tubería HDPE f = 6"

Q=1nAR

23 S12

Documents

Cálculo de Subdrenes.tipico