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CAPITULO 3: TRATAMIENTO DE NAPA EN TERMINAL RODOVIARIO DE PUERTO MONTT
3.1.- Introducción
El impacto que genera el agua subterránea sobre las obras a ejecutar en el subsuelo es de
tal importancia que condiciona, entre otros, dos factores elementales de una obra, el diseño de
su estructura y el procedimiento constructivo, lo que en consecuencia, afecta directamente su
costo. También se debe reconocer como interacciona el agua con la infraestructura y en ese
sentido, los impactos que el agua provocará sobre la misma.
Al enfrentarse a un proyecto parcial o totalmente en contacto con napas subterráneas,
se deben conocer las pautas básicas de comportamiento del movimiento de dichas napas en el
terreno, así como los efectos que produce sobre éste y por tanto su interacción con las
estructuras. Los riesgos inmediatos en los que se incurre en una excavación afectada por agua
subterránea son deslizamiento de taludes o levantamiento de fondo, bien por rotura o por
sifonamiento, comprometiendo la estabilidad de la obra y del entorno próximo.
En el presente capítulo se detallarán las soluciones de agotamiento de la napa e
impermeabilización que asegure la estanqueidad de los recintos a impermeabilizar, el proyecto
contempla la construcción de pavimentos de circulación de buses, edificios de hasta 8 niveles
de piso y una pasarela peatonal. El sector del Nuevo Terminal se encuentra en el terreno del
actual Terminal, pero abarcando una mayor superficie en todas sus direcciones. El Terminal se
encuentra ubicado en la zona costera de la ciudad de Puerto Montt entre la costanera y la
avenida Diego Portales.
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3.2.- Descripción del proyecto
El proyecto tiene por nombre “Terminal Rodoviario y Centro Comercial la
Rampla”, ubicada en Avenida Diego Portales S/Nº, Puerto Montt; está emplazado en el borde
costero sobre la Avda. Diego Portales, frente al Seno de Reloncaví y a las calle Eusebio Lillo. El
diseño del edificio es de carácter moderno con hormigón a la vista, revestimientos metálicos y
pieles texturadas en sus fachadas principales. La nave principal del rodoviario tiene grandes
paños vidriados de tal manera de aprovechar al máximo la orientación, vistas y carácter del lugar.
El edificio consisten en tres grandes volúmenes, el primero una placa comercial de ds
pisos que alberga comercio y servicios varios, como es un patio de comidas, el segundo es el
edificio del hotel de 8 pisos de altura, con su acceso y recepción por el primer piso junto al centro
comercial y el 3º piso con los servicios de cafetería y restaurante abierto a todo publico, las
habitaciones comienzan a partir del 3º piso hasta el 7º rematando en un espacio abierto en el 8º
piso a utilizar para ciertos eventos. El tercer volumen es el terminal rodoviario, cuya nave larga y
extensa en estructura de vigas curvas de madera laminada presenta una caja de cristal e forma de
ola que recibe el mar y lo traslada hacia la ciudad. También cuenta con dos subterráneos, el
primero albergará el supermercado, zona de carga y descarga y algunos estacionamientos y el
segundo algunas instalaciones, como son los estanques de agua, salas de electricidad y mas
estacionamientos. Para más claridad de estos tres edificios, sus características técnicas son las
siguientes:
1.- Estructura 1
Centro comercial: Estructura constituida por cuatro niveles incluido un nivel subterráneo,
proyectado en estructura de Hormigón Armado, esta estructura tiene una superficie
aproximada de 6.332 m2.
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La estructura sismo-resistente está constituida básicamente por un sistema de "Muros de
Rigidez” y “Marcos Rígidos", orientados según dos direcciones principales. Este sistema de
"Muros y Marcos de Rigidez" se complementan con losas y vigas de hormigón armado.
2.- Estructura 2
Comercio y Hotel: Estructura constituida por ocho niveles incluyendo un nivel subterráneo,
proyectado en Hormigón Armado, esta estructura tiene una superficie aproximada de 11.968
m2.
La estructura sismo-resistente está constituida básicamente por un sistema de "Muros de
Rigidez” y “Marcos Rígidos", orientados según dos direcciones principales. Este sistema de
"Muros y Marcos de Rigidez" se complementan con losas y vigas de hormigón armado.
3.- Estructura 3
Terminal Rodoviario: Estructura constituida por cuatro niveles incluyendo dos niveles
subterráneos, proyectados en pilares, vigas, losas y muros de Hormigón Armado, más una
estructura de techo proyectada en estructura metálica, y cuenta con una superficie aproximada
de 11.753 m2.
La estructura sismo-resistente es de hormigón armado constituida sobre la base de un
reticulado de pilares y vigas con losas de hormigón postensado y losas tradicionales. Este
estructura consiste básicamente en un sistema de "Muros de Rigidez” y “Marcos Rígidos",
orientados según dos direcciones principales. Los muros perimetrales de más de 6 metros de
profundidad serán del mismo material siendo capaces de contener la napa de agua subterránea.
3.3.- Geología del sector
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La ciudad de Puerto Montt se encuentra emplazada sobre depósitos del Pleistoceno y
del Reciente. El área de la ciudad corresponde a una Unidad constituida por material derivado
de terrazas, que en distintos niveles conforman la topografía de gran parte de ella. Este
material ha sido transportado desde dichas terrazas por movimientos cuesta abajo de
corrientes de barro, flujos de escombros, deslizamientos de tierra y por lavado torrencial de
pendientes en tiempos históricos y prehistóricos.
Los depósitos de corrientes de barro, flujos de escombros y deslizamientos de tierra están
confinados principalmente en la parte Norte de la Ciudad. Sin embargo, la configuración
original y los espesores de la mayoría de estos depósitos han sido extensamente modificados
por el lavado torrencial de pendiente y erosión. La erosión de estos materiales dio origen a la
redepositación a lo largo de la parte central-sur de la ciudad.
Cabe señalar que el terreno en estudio contiene depositaciones recientes de rellenos
artificiales, los cuales han sido vertidos para ganar espacio al mar y conformar la actual
costanera de la ciudad.
3.4.- Exploración realizada
La exploración del terreno consistió en la ejecución de 6 sondajes geotécnicos (S-1 a S-
6) cuyas longitudes fluctuaron entre 7 y 15 m. Adicionalmente se excavaron en forma manual
2 calicatas C-1 y C-2 de 3m de profundidad cada una. En la Figura 1 se aprecia la ubicación de
las prospecciones en el terreno junto con el emplazamiento de las estructuras del futuro
Terminal de Buses.
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El trabajo realizado en las calicatas consistió en su descripción estratigráfica, la toma
de densidades de terreno Porchet y la extracción de muestras para ser sometidas a ensayos de
laboratorio tales como clasificación completa y Proctor-CBR.
En los sondajes se realizó su descripción estratigráfica y se ejecutaron ensayos de
penetración estándar NSPT. Se extrajeron de los sondajes muestras alteradas e inalteradas, las
que fueron sometidas a ensayos de clasificación.
3.5.- Estratigrafía del subsuelo
En superficie, el terreno corresponde a una planicie horizontal la cual oscila en torno a
la cota topográfica +99.5.
En las Figuras 2A y 2B se han dibujado los perfiles estratigráficos del terreno, los que
incluyen las prospecciones realizadas. De dichos perfiles se pueden inferir las siguientes
Unidades estratigráficas:
Unidad U-1: Relleno artificial conformado en su primer metro por arenas limosas y/o
gravas arenosas de compacidad alta. Bajo el metro de profundidad y hasta una
profundidad que oscila entre 7 y 8m bajo nivel de terreno original, es posible detectar
rellenos heterogéneos de arenas gravo limosas, gravas arenosas, masas de hormigón y
en algunos casos contaminaciones como plásticos, maderas y basuras. La compacidad
de estos rellenos es en general baja con algunos estratos de compacidad o consistencia
media a alta. Posee índices de penetración estándar NSPT entre 4 y 12 golpes/pie. Cabe
señalar que en el sondaje S-5, el cual se encuentra alejado de la costa, los rellenos
alcanzan solo hasta los 2m de profundidad.
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Unidad U-2: Corresponde a materiales gravo arenosos o areno gravosos con algún
contenido de limo y conchuelas, de color gris a gris café, de compacidad alta, con
gravas de cantos subangulares a redondeados con algunos bolones esporádicos de hasta
8” de tamaño. Posee índices de penetración estándar NSPT por sobre 30 golpes/pie. El
espesor de esta Unidad es variable según sondaje.
Unidad U-3: Corresponde a limos arenosos y en algunos casos arenas limosas de color
gris a gris oscuro muy compactas con cementación media. Posee índices de penetración
estándar NSPT por sobre 50 golpes/pie. En la figura 3 se entregan las curvas
granulométricas de las muestras de suelo ensayadas.
La napa freática se detectó a distintos niveles según el punto de prospección y la hora
que fue tomada. En los perfiles de las figuras 2A y 2B se ha dibujado la posición de la napa y
su fluctuación (agosto 2005).
3.6.- Propiedades mecánicas de los suelos
A las Unidades de suelo U-2 y U-3 se le han asignado los siguientes parámetros de
diseño:
Unidad U-2
Peso boyante b = 1.2 ton/m3
Angulo de fricción interna = 40ºCohesión c = 0 ton/m2
Unidad U-3
Peso boyante b = 1.2 ton/m3
Resistencia al corte no drenada Su = 20 ton/m2
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3.7.- Solución adoptada
La elección del método requiere de ciertos pre-requisitos y datos, con el fin de poder
llegar de manera aproximada teóricamente a la decisión acertada. Los datos básicos
disponibles y suministrados por el profesional(es) a cargo, pueden servir para elaborar un
modelo a grandes rasgos, que con posterioridad, debe ser gradualmente pulido. A partir de
estos primeros datos, por deducción o por eliminación, se puede estimar si se aplica un solo
método o una combinación de varios sistemas como de drenaje e impermeabilización. No
obstante conviene considerar los factores más importantes que afectan a la selección, bien de
un método de drenaje o al sistema de control de aguas subterráneas y su sistema de
impermeabilización. Para determinar el método más apropiado se debe contar con un análisis
básico de los siguientes requisitos:
3.7.1.- Tipo de excavación
Se trata de una excavación a cielo abierto, vertical y con taludes, lo que condiciona el
tipo de equipamiento y maquinaria a utilizar.
3.7.2.- Condiciones del suelo y geológicas
De acuerdo a la conformación estratigráfica del terreno se puede indicar que según lo
señalado en el acápite 3.5.-, los rellenos artificiales que componen el primer metro de la
Unidad U-1 lo conforman materiales gravo arenosos y areno gravosos, los cuales presentan un
grado de compactación entre el 80 y el 98% del Proctor Modificado, estando los primeros
0.5m con un grado de compactación igual o superior al 90% del Proctor Modificado
3.7.3.- Profundidad del descenso del nivel piezométrico requerido
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De acuerdo al registro de nivel de napas y la descripción del proyecto, considerando
que éste en su diseño contempla dos estacionamiento subterráneo con una cota del segundo
subterráneo de -7.51, se observa que las obras quedan entre 1.0 a 1.5 m, entre 4.0 a 5.0 m y
entre 5.0 a 6.0 m, bajo el nivel máximo alcanzado por la napa, de acuerdo a los sondajes
realizados y su ubicación en el terreno. El nivel piezométrico debe ser deprimido utilizando un
sistema de drenaje que cumpla con las condiciones existentes, para ello debe disponerse de un
método de pozos preexcavados que permitan deprimir la napa hasta la profundidad definida.
El sistema a diseñar debe asegurar que no exista un arrastre de finos del suelo.
3.8.- Sistema de drenaje
En este proyecto se presenta una solución para captar las aguas subterráneas
provenientes del mar; que infiltran las paredes de la excavación para alojar al nuevo edificio
correspondiente al terminal de buses Puerto Montt, principalmente por su costado sur.
También a aquellas aguas de origen pluvial, que precipiten directamente sobre el área
excavada. Para ello, en el plano Nº1 Y Nº2 se presenta la planta general del sistema de
agotamiento proyectado; y en las figuras Nº1 A Nº5; el detalle con la geometría, niveles y
materiales propuestos en él.
El proyecto de agotamiento consiste en un sistema de drenaje, compuesto por tuberías de
PVC C-10 ranuradas, D = 200mm, LTot ≈ 18m al oeste de la cámara de bombeo 1 y D =
160mm, LTot ≈ 156m al este de ella, rodeadas por un filtro de gravilla uniforme 3/8”.
Asimismo en un sistema de 6 cámaras de bombeo (C.B.1 a C.B.6) distanciadas en 30m
una de otra. Al fondo de cada una de estas cámaras se instala una bomba idealmente
sumergible eléctrica; que permita extraer un caudal máximo estimado por bomba de 23 lts/seg.
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El instalador que suministra estos equipos, dispone de una válvula de corte para regular
caudales en cada una de las impulsiones. Las que deben llegar al mar para entregar sus
respectivos caudales.
Cabe señalar que el régimen de agotamiento que se establece, es variable y no
estacionario. Este depende fundamentalmente de los niveles del mar de cada día. Por ello el
instalador de los equipos, debe disponer en obra un operador permanente, correctamente
informado y capacitado en la operatoria del sistema de bombeo.
Cabe mencionar finalmente; que los niveles de excavación para el área de
emplazamiento del nuevo edificio, los cuales se indican en el proyecto, incluyen 5 cm. de
emplantillado bajo el campo de losas de fundación de este. Asimismo, que la excavación
recurrida para materializar el sistema de agotamiento de aguas subterráneas proyectado,
resulta dificultosa.
3.9.- Sistema de impermeabilización
Para los efectos de la impermeabilización existen dos claves principales, según señalan
los entes ligados al tema, una es considerar el tipo de obra que se desea proteger, ya que no es
lo mismo impermeabilizar un edificio o una vivienda, que un proyecto minero, túnel o
estructura industrial compleja. La otra se refiere a la selección de la membrana que se basará
en variables como bajadas de agua, procesos constructivos, superficies disponibles, tipo de
proyecto que habrá sobre la impermeabilización, etc.
Una vez todos los elementos definidos, se debe elegir la solución más adecuada. En
efecto, existen tecnologías y productos, presentados en el capítulo anterior, para cubiertas,
túneles, fundaciones, estanques de agua potable, piscinas y zonas de derrames de líquidos
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químicamente agresivos, entre otras. Por ello, los nuevos adelantos se asocian a mejoras en las
condiciones de aplicación como en su simplicidad, tratamiento previo de superficies,
complementos, etc., y en optimizar las condiciones de servicio como durabilidad, resistencia,
cumplimiento de normas y regulaciones, etc.
En este proyecto se considera impermeabilizar con PENETRON, el cual es un
impermeabilizante de integración capilar de concreto, por cristalización, es un producto
formulado para aplicación como pintura que protege el concreto al interior. PENETRON ha
sido distinguido por medio del Reporte 212.R3-10 de Noviembre del 2010 por el ACI –
American Concrete Institute, como el único aditivo activo por cristalización e integración total
al concreto del mercado consiste en cementos Portland, arenas silíceas finas y varios químicos
activos, los cuales reaccionan con la humedad en el hormigón fresco mediante una reacción
catalítica que produce cristales no solubles dentro de los poros y capilares de la mezcla de
concreto. Sella fisuras de hasta 0,4 mm, quedando el concreto sellado permanentemente contra
la penetración de agua y otros líquidos tanto a presión negativa como positiva, y además
protegido en su estructura contra el deterioro por la acción de los factores medioambientales
adversos. Permite la salida del vapor desde el interior de la estructura.
VENTAJAS:
- Resiste presión hidrostática extrema tanto positiva como negativa (Certificado de Columna de Agua 156,79 mts – 232 psi)
- Pasa a formar parte integral del sustrato, penetrando en la estructura hasta 31 cms (Certificación de 5,5 cms -14 días hasta 31 cms. – 56 días)
- Alta resistencia a ataques químicos, rango de ph 3 a 11
- Sella fisuras de hasta 0,4 mm
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- Permite respirar al concreto
- No tóxico, certificado de Potabilidad
- Resiste agua de mar, agua de napas, agua de RILES
- La presencia de cristales reactivos es durante la vida útil del hormigón
También existen otros tipos de impermeabilizaciones debido a que la gama de productos
ofrecidos en el mercado está creciendo constantemente y nuevas tecnologias van surgien a la
vez, dentro de otros sistemas se presentan los mas utilizados o reconocidos:
1.- Salt water Paraseal (Membrana bentonítica o dual). es un tipo de membrana dual en base
a gemomembrana de HDPE, tiene la particularidad, al entrar en contacto con el agua, de
expandirse hasta seis veces su volumen, esto permite que ante la eventualidad de que la
membrana sea punzonada tiene la propiedad de hincharse, permitiendo autoreparar la
perforación, resistiendo un punzonamiento de hasta 76,6 kg.
La aplicación de la membrana se realiza sobre una superficie limpia, el polvo puede
quedar pero deben evitarse escombros o restos. Para elementos verticales y horizontales la
cara de la geomembrana HDPE debe quedar hacia el lado del instalador, clavando la parte
superior, traslapando los bordes revestidos de 7,6 cm. y clavando las juntas cada 7,6 cm.
utlizidando clavos de acero templado con punta de diamante y fuste estriado, empleado
generalmente para clavar en hormigón, conocidos como clavos de mampostería. Bajo la losa
de piso la cara de la geomembrana de HDPE debe quedar hacia arriba traslapando las juntas
también a un mínimo de 7,6 cm.
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2.- Sikaplan WP 1120-15 HL (Membrana de P.V.C.), dispone de un sistema innovador que
compartimenta la membrana con dispositivos de control, que permiten monitorear el
funcionamiento del sistema y realizar una eventual reparación no invasiva y de costo
razonable, en base a sistemas de inyección. Diseñada para la impermeabilización de todo tipo
de estructuras de fundaciones contra aguas subterráneas.
Ventajas Sikaplan WP 1120-15 HL
Alta resistencia al envejecimiento, a la tracción y elongación
Resistente a la penetración de raíces, microorganismos y aguas subterráneas
Alta capacidad de transmisión de vapor de agua.
Alta resistencia a impacto mecánico y estabilidad dimensional
Alta flexibilidad a bajas temperaturas
Termofusionado por aire caliente y puede instalarse en sustrato húmedo
3.- VANDEX SUPER (Sistema por cristalización), es una barrera que impermeabiliza y
protege el hormigón por penetración capilar y cristalización, al aplicarse sobre superficies de
hormigón, los componentes activos que lo conforman se combinan con la cal libre y el agua
presente en el hormigón, formando complejos cristalinos insolubles. Esta cristalización
bloquea los capilares y fisuras del hormigón evitando el paso del agua (incluso contra presión
o presión negativa). Sin embargo permite el paso o difusión de vapor de agua. Además de sus
capacidades impermeabilizantes, este producto actúa como protector contra la acción de agua
marina, agua residual, agua agresiva del subsuelo y ciertos productos químicos.
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La aplicación de la membrana en consistencia de lechada se efectúa en dos capas con
brocha o proyección a pistola, en la primera capa se debe asegurar que el producto quede
fuertemente adherido al soporte, la segunda aplicación se debe realizar mientras la primera aún
esté fresca y firme para recibirla sin ser removida. En consistencia en polvo seco: (para
superficies horizontales únicamente). La membrana se distribuye sobre el hormigón fresco
cuando éste haya alcanzado su etapa inicial de fraguado con la ayuda de un tamiz y una llana.
4.- TREMPROOF 250 GC (Membrana liquida de poliuretano), es una membrana
impermeabilizante líquida de poliuretano modificado, con alto contenido en sólidos y bajo
contenido de compuestos orgánicos volátiles, puede ser aplicada sobre concreto húmedo. La
superficie a impermeabilizar debe estar limpia y seca. Las losas de concreto deben tener un
acabado ligero, todas las grietas por contracción deben tratarse con una capa de 1,5 mm de de
seis pulgadas (15,3 cm) de ancho, centrada sobre la grieta. Las grietas estructurales móviles
mayores de 1/16’’ (1,6 mm) pueden rutearse y sellarse con TREMproof 250GC-T, luego
tapadas con cinta eliminadora de adherencia y finalmente recubiertas con un parche de
membrana de 60 mil (1,5 mm). La membrana debe aplicarse mediante rociado, rodillo, llana o
jalador de caucho en una proporción de 4 galones cada 100 pies cuadrados (1,63 litros/m2)
para lograr un espesor de 1,5 mm.
5.- DELTA DRAIN ( HDPE, lámina drenante)
La tendencia en esta área no solo es a impermeabilizar sino que a extraer el agua
drenándola. Este sistema utiliza la combinación entre un sistema de impermeabilización de
alto estándar, y un sistema de láminas drenantes que a la vez son impermeables. Es un sistema
impermeable, capaz de drenar el agua y reducir la presión hidrostática sobre estructuras como
muros perimetrales. Uno de los productos que existe en el mercado es el Delta Drain, que
consiste en una lámina de polietileno de alta densidad, con un geotextil preadherido
térmicamente estabilizado lo que hace posible colocarlo directamente sobre la tierra,
realizando la función de filtro, reteniendo los finos del terreno y permitiendo la libre
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circulación del agua. Este producto mediante la estructura de doble nódulo consigue por un
lado una capa de aire entre la lámina y el muro, lo que permite a éste transpirar y por el otro
lado un correcto drenaje entre el geotextil y la lámina.
En caso de ser necesario, previo a la colocación de la lámina drenante, deberá aplicarse
un sistema de impermeabilización sobre el muro. Por ejemplo dos capas de pintura asfáltica
mejorada.
La aplicación del geocompuesto de drenaje se realiza con la lámina de polietileno hacia
la estructura de forma que el geotextil quede contra el terreno, la lámina se fija al soporte por
la parte superior a razón de un mínimo de dos fijaciones por m2 en toda su superficie. Las
fijaciones pueden ser a base de tacos espiga de polipropileno, clavos de acero de disparo,
fijaciones autoadhesivas o clavos de acero.
La lámina se rematará en su parte superior mediante la colocación de un perfil para
evitar la penetración de tierras u otros materiales entre el geocompuesto y el muro.(Imagen 36)
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Imagen Nº 36: Remate superior
El traslape deberá realizarse separando el geotextil de la lámina y encajando los nódulos
de las láminas contiguas. La anchura del traslape será de un mínimo de 20 cm de anchura.
El tubo de drenaje colocado en la parte inferior del muro, debe de envolverse por debajo
con la lámina nodular y por encima con el geotextil. Para ello se separarán ambos elementos
disponiendo el tubo entre ellos (Imagen Nº 37).
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Imagen Nº 37: Remate al tubo de drenaje
Propiedades
- Lámina de polietileno de alta densidad.
- Resistente a álcalis, ácidos, aceites y disolventes.
- Imputrescible, no se deteriora con el paso del tiempo.
- Alta capacidad drenante.
- Aislamiento térmico equivalente a un muro de hormigón de hasta 17,5 cm de espesor.
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3.8.- Conclusiones y recomendaciones
En general los niveles de la napa han presentado un nivel regular durante los últimos
años, en los cuales se han producido precipitaciones que se aproximan a los 1113 mm. Lo que
corresponde al promedio para la ciudad de Temuco, lo que a la vez refleja, que los niveles
freáticos observados corresponden a niveles normales para la zona de estudio. En base a todos
los estudios desarrollados sobre el tipo de suelo y antecedentes de las aguas subterráneas
existentes en la ciudad de Temuco no solo se puede determinar la cantidad de niveles que
pudiera resultar conveniente, tanto técnica como económicamente hablando, sino también los
métodos mas adecuados de drenaje e impermeabilización en caso de ser necesario utilizarlos,
sin embargo será el profesional a cargo quien en base a los antecedentes recopilados y bajo las
condiciones fijadas en el proyecto, decida cual sistema o producto requerir.
En cuanto a los sistemas de drenaje el método de pozos sumergibles se sugiere como el
sistema mas adecuado en cuanto a antecedentes técnicos, esto es por su capacidad de satisfacer
los descensos requeridos ya que estos sólo están limitados por la potencia y profundidad de la
excavación, y por la estratificación del terreno, también se debe tomar en cuenta que los pozos
pueden ser emplazados fuera del área de trabajo y construidos a gran distancia uno de los otros
, lo que reduce los problemas de acceso a la obra y con ello los costos por cada pozo.
Para el caso de las impermeabilizaciones son muchas las opciones de productos y
muchas las condiciones que se puedan dar en una obra, ya que la elección de una membrana
dependerá del proyecto que se desee impermeabilizar, sin embargo hablando de manera
general, la tendencia en fundaciones con encuentros de aguas subterráneas, al menos dentro de
la novena región es a utilizar membranas asfálticas y en base a P.V.C., luego le siguen las
membranas liquidas de poliuretano y de bentonita, esto principalmente por las calidad de
dichas membranas, sin dejar de lado que el factor costo siempre está presente.
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