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Compactación de Suelos parte 2 - Monografía



 
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4. COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS.-



Los métodos pare compactar arena y grava, colocados en orden de decreciente eficiencia son: vibración, mojado y rodamiento. En la practica, se han utilizado también combinaciones de estos métodos.
Las vibraciones pueden producirse de una manera primitiva apisonando con pisones a mano, o con pisones neumáticos, o bien dejando caer un peso grande desde cierta altura; un metro, por ejemplo. Empero, la compactación alcanzada con estos procedimientos es muy variable, pues depende en gran parte de la frecuencia de las vibraciones. Los mejores resultados se obtienen con maquinas que vibran a una frecuencia cercana a la de resonancia del conjunto suelo-vibrador. Cuando f1 es aproximadamente igual a fo, la disminución de volumen o asentamiento es 20 a 40 veces mayor que la que produce una fuerza estática equivalente a la pulsatil.

Por medio de rodillos de 5 a 15 t, equipados con vibradores que operan a frecuencias comprendidas entre 1100 y 1500 pulsos por minuto, se ha obtenido la compactaci6n.efectiva de arena gruesa, grave y de enrocado de piedra partida con partículas de tamaños comparables (Bertram, 1963). El material se desparrama en capes de 30 a 40 cm de espesor, habiéndose obtenido en algunas obras una compactación adecuada de capes de espesor mayor, aun cuando en estos caves es difícil evitar la segregación durante el desparramo del material. El tamaño máximo de las partículas esta limitado únicamente por el espesor de las capes. Entre 2 a 4 pasadas de tales rodillos tirados a una velocidad que no exceda de alrededor de 3 km. por hora suele resultar adecuada pare alcanzar un alto grado de compactación . No es necesario un control en el contenido de humedad. Tal tipo de materiales han sido también compactados por medio de rodillos neumáticos tirados por tractores Diesel montados sobre cubiertas pesadas. Durante el proceso de compactación se puede agregar agua. Mucha de la compactación que se obtiene en estas condiciones derive de la producida por el tractor mas bien que por el rodillo. Se necesitan normalmente entre 6 y 8 pasadas del equipo sobre un mismo lugar pare obtener un grado satisfactorio de compactación, siempre y cuando el material sea depositado en capes de un espesor no mayor de 30 cm.

Cuando se trata de compactar áreas limitadas, pueden resultar adecuados los compactadores manuales mecánicos o los operados a motor. El peso de estos compactadores varia entre varios cientos de kilogramos a varias toneladas y la fuerza pulsante que entregan al terreno, a una frecuencia aproximada a la de resonancia del compactador y el suelo se transfiere a través de una chapa plana o de un rodillo. El espesor de las capes que pueden compactarse efectivamente var1a entre 10 y 20 cm.

La compactaci6n con agua se fundamenta en el hecho de que la presi6n de filtración del agua que escurre hacia abajo rompe los grupos de granos inestables y la inundación temporaria elimina, por lo menos brevemente, las fuerzas capilares. Es mucho menos efectivo que la compactaci6n por vibración. Para compactar terraplenes de caminos se han utilizado dos métodos de molado. En uno de ellos, se amontona la arena en caballetes a ambos lados del camino y luego se arrastra el suelo hacia el centro con chorros de agua, con una presi6n de 4 a 5 kg/cm2, formándose de este modo un deposito que tiene algo de las características de un clique construido por refutado. En el segundo método, la superficie del camino se inunda de agua, la que filtra hacia abajo por la arena ya colocada y escape por el pie del terraplén. Ambos métodos requieren aproximadamente 1,5 metros cúbicos de agua por metro cubico de arena, Comparando la porosidad de los terraplenes antes y después del tratamiento, se ha comprobado que el grado de compactaci6n que se obtiene con cualquiera de estos métodos es relativamente bajo. Por ello, esta practica debe ser desalentada.

Los rodillos no vibrantes son relativamente inefectivos pare compactar suelos no cohesivos, obteniéndose los mejores resultados cuando la arena esta prácticamente saturada. No obstante, en arena limpia, el agua se escurre rápidamente y puede no resultar practicable mantener el material en un estado de saturación.

5. COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CON COHESION  MODERADA.- 



A medida que aumenta la cohesi6n, disminuye rápidamente la eficacia de las vibraciones como medio de compactación, pues por pequeña que sea la adherencia entre partículas, esta interfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones mas estables. Además, la baja permeabilidad de estos suelos trace inefectiva la inundación con agua. En cambio, la compactación por capes utilizando rodillos ha dado muy buenos resultados.

Hay dos tipos de rodillos en uso general: neumáticos y patas de cabra.

- Los RODILLOS NEUMATICOS,

se adaptan mejor para compactar los suelos arenosos ligeramente cohesivos, los suelos compuestos cuyas partículas se extienden desde el tamaño de las graves a la del limo v los suelos limosos no plásticos.

- Los RODILLOS PATA DE CABRA,

tienen su máxima eficacia con los suelos plásticos. Los Rodillos Neumáticos consisten usualmente en una chata soportada por una única fila de 4 ruedas equipadas con neumáticos inflados a presiones que oscilan entre 50 v 125 libras por pulgada cuadrada (3,5 a 9 kg/cm2). Las ruedas están montadas en tal forma que el peso que se trasmite desde la chata y se distribuye uniformemente entre las mismas, aun cuando la superficie del terreno no este nivelada. Los terraplenes pare edificios se compactan normalmente en capes que tienen un espesor terminado que varía entre 15 y 30 cm con rodillos de 25 t y presiones de inflado de las cubiertas comparativamente bajas.

Para terraplenes de otro tipo y para presas de embalse es practico usual utilizar rodillos de 50 t con presiones de inflado de las cubiertas mucho mas altas y capes de espesor compactado que varía entre 15 y 30 cm, aun cuando a veces se utilizan rodillos de 100 t variando en este cave el espesor de la capa compactada entre 30 y 45 cm. Se requieren usualmente de 4 a 6 pasadas para alcanzar la compactación requerida. En obras grandes donde se presentan materiales inusuales, el numero de pasadas debe determinarse por medio de ensayos de compactación en el terreno al iniciar los trabajos.

La superficie cilíndrica de los Rodillos Patas de Cabra viene provista de salientes prismáticos, o partes, con una frecuencia d e 1 por cada 700 cm 2 de superficie cilíndrica del rodillo. Los rodillos que se usan comúnmente en la construcción de presas de sierra tienen un diámetro de 1,50 y una longitud de aproximadamente 2 m. Cargados pesan alrededor. de 15 t. Las salientes tienen una longitud mínima de 23 cm y una superficie que varia entre 30 y 100 cm2. Según el tamaño del pie, la presión de contacto varía entre aproximadamente 20 y 40 kg/cm24. En terraplenes de caminos se utilizan rodillos algo menores y menos pesados. Con el equipo ordinario, el espesor de las capes después de compactadas no debe exceder de unos 15 cm. El numero requerido de pasadas debe ser determinado en el terreno por medio de ensayos realizados con pequeños terraplenes experimentales. Se obtiene generalmente la compactaci6n satisfactoria después de 6 pasadas de rodillo (Turnbull y Shockley, 1958).

Cualquiera sea el tipo de equipo de compactación disponible y el grado de cohesión del suelo, la eficacia del procedimiento de compactaci6n depende en gran medida del contenido de humedad del suelo. Esto es especialmente verdad pare los suelos finos y uniformes de muy baja plasticidad pues, a menos que su contenido de humedad sea casi exactamente igual al 6ptimo, no pueden compactarse de ninguna manera. Si se construye un terraplén de ensayo con suelo de propiedades uniformes bajo condiciones de un cuidadoso control en el terreno, y si el espesor de las capes, el tipo de compactaci6n y el numero de pasadas se mantienen todas constantes, se descubre que la efectividad de la compactaci6n depende solo del contenido de humedad del suelo de la cape durante la compactación. La efectividad de la compactaci6n se mide por el peso de los sólidos por unidad de volumen, es decir, por lo que se conoce como densidad seca. La forma de la pata y la superficie de apoyo mas adecuadas dependen del tipo de suelo. Hay una tendencia hacia el uso de patas tronco piramidales tlue evitan el arado del suelo a su paso. La superficie de apoyo mas efectiva es en cierta medida función de la plasticidad y constituci6n gramulométrica del suelo. En suelos uniformes finos, cuanto mas limoso v menos plástico el suelo, mayor es la superficie de 1l pata a usar, dentro de los limites seiJalados en el texto.

Se están usando también con buen resultado Rodillos Pata de Cabra Vibrantes y Rodillos Libres Vibrantes, similares a los utilizados pare compactar arena. Con rodillos libes de un peso de unas 8 t/m de longitud y una frecuencia de unas 1200 vibraciones por minuto en 6 a 8 pasadas se compactan capes de hasta 30 y 40 centímetros de espesor. En estos caves, tanto pare los rodillos pata de cabra como pare los libes, la acción principal de las vibraciones es la de aumentar el efecto gravitacional del peso del rodillo. (N. d el rl .)

6. CURVA DE COMPACTACION Y SATURACION TOTAL.-  



Para las condiciones del ensayo, la densidad seca que corresponde a la cima de la curve se conoce como máxima densidad seca o densidad seca para el 100% de compactación, y el correspondiente contenido de humedad se designa como el contenido optimo de humedad. Ninguna de estas cantidades es: una propiedad del suelo en si mismo. Si, por ejemplo, todas las condiciones se mantienen inalteradas menos el peso del rodillo y se utilice uno mas liviano, el valor de la máxima densidad seca, como lo indica la curva: a) es menor y el contenido óptimo de humedad mayor que pare un rodillo mas pesado. Un incremento en el numero de pasadas de un rodillo liviano puede aumentar la máxima densidad seca pero, aun cuando se pudiese alcanzar un valor comparable al de la curve, b) es casi seguro que el contenido 6ptimo de humedad que corresponde al nuevo valor resultara mayor que el obtenido pare un rodillo mas pesado.

Cambios similares en las relaciones humedad - densidad para un suelo dado acompañan la variaci6n en espesor de las capas y el tipo o peso del equipo de compactaci6n. Por tanto, el termino 100 % de compactación o contenido optimo de humedad pare un suelo dado tiene significaci6n especifica solo en relación con un determinado procedimiento de compactación. No obstante, para cualquier material potencial de préstamo es esencial conocer, antes de iniciar la construcción, si para el procedimiento de compactación que se piensa especificar el contenido de humedad en el terreno es excesivo o deficiente con respecto al valor 6ptimo que corresponde a dicho procedimiento. Mas aun, durante la colocación de un terraplén, el ingeniero debe tener los medios para determinar si la compactación especificada se esta alcanzando adecuadamente, aun cuando las características del material de préstamo cambie de tiempo en tiempo. Estos requerimientos han conducido al desarrollo de los ensayos de compactación de laboratorio.

El prop6sito de todo ensayo de compactación de laboratorio es determinar una Curva Humedad-Densidad comparable a la que le corresponde al mismo material cuando se compacta en el terreno por medio del equipo y procedimiento que se pretende utilizar. Los métodos mas corrientes para este prop6sito se han derivado de uno desarrollado por el Departamento de Caminos de California en los primeros años de la década de 1930 cuando el equipo de compactación que se utilizaba era de un peso relativamente bajo. De acuerdo con este procedimiento, conocido como el ensayo Proctor normal (Proctor 1933, ASTM D-698-58T), se seca y pulveriza una muestra de suelo, la que se separa en dos fracciones pasándola por el tamiz N° 4. Unos 3 kg. de la fracción que pasa se humedecen con una pequeña cantidad de agua y se mezclan cuidadosamente para producir una parte húmeda que se apisona en tres capes iguales dentro de un recipiente cilíndrico de dimensiones especificadas. Cada capa se compacta con 25 golpes de un pistón normalizado que se deja caer desde una altura de 30 cm. Una vez llenado el cilindro, se enrasa el suelo con su borde superior y se determine: el peso total del suelo y su contenido de humedad. Con estos datos se puede calcular el peso del suelo seco contenido en la unidad de volumen, es decir, la densidad seca. De una forma similar se. determine la densidad seca para mezclas compactadas con humedad creciente hasta que aquella disminuya con el aumento de la humedad. Se dibuja entonces una curva que muestra la relación entre la densidad seca y el contenido de humedad. El contenido 6ptimo de humedad, según el ensayo normalizado de Proctor, es el valor de la humedad que produce la máxima densidad seca.

Debido a la influencia que el método de compactación ejerce sobre la curva de humedad-densidad, no se puede esperar de ningún ensayo normalizado, incluido el ensayo de Proctor, que conduzca a resultados de validez general. Solo se puede obtener información concluyente con respecto al contenido 6ptimo de humedad realizando ensayos a escala natural en el terreno con el equipo de compactación que se va a utilizar en la obra. Por algún tiempo se han estado realizando esfuerzos para desarrollar en el laboratorio métodos de ensayo que imiten los tipos mas corrientes de equipos de compactaci6n en una forma mas real que la que resulta del ensayo Proctor normal. Estos esfuerzos han conducido a varias modificaciones del procedimiento original. Para el equipo pesado de uso actual, en particular en la construcción de cliques de sierra o de playas de estacionamiento y accesos a las pistas pare aviones pesados, el ensayo Proctor modificado (ASTM D-1557-58T) suele resultar mas apropiado. Varios tipos de compactadores por amasado (Johnson y Sallberg, 1962) conducen a curves humedad-densidad mas realistas, pero hasta ahora estos ensayos no tienen una aceptación amplia.

Si el contenido de humedad del suelo en el terreno es mayor que el 6ptimo, debe permitirse que se seque en el lugar de su almacenamiento, o bien proceder a su desparramo pare este efecto. Si dicho contenido es menor, el agua debe agregarse en el propio préstamo o por aspersi6n antes de iniciar su compactación.  Con un cuidado razonable resulta generalmente posible mantener el contenido de humedad dentro del 2 6 3  del valor 6ptimo. Sin embargo, pare suelos uniformes no plásticos ligeramente cohesivos se necesita un acercamiento mayor al contenido 6ptimo de humedad.

El peso unitario y el contenido de humedad del suelo se controlan en el terreno por muestreo y ensayo rutinario. Para determinar el peso unitario se excava en el suelo compactado un hoyo que tenga por lo menos un volumen de 150 cm. y el material excavado se guarda cuidadosamente y se pesa antes que pierda humedad por evaporaci6n. El volumen del material excavado se puede medir por medio de varios métodos. Uno de los procedimientos mas antiguos y mas usados consiste en medir el volumen llenando el hoyo con arena seca en estado suelto después que el peso unitario de la arena en este estado se ha establecido previamente. La arena se vuelca desde un recipiente que es pesado antes y después de llenar el hoyo.

La tendencia actual, en particular para presas de sierra, es exigir la humectaci6n en préstamo, pues, en general, es esta la única manera de obtener una distribución uniforme de humedad en el material que asegure un producto compactado con características también uniformes. Raramente la humectaci6n por aspersión en el terraplén arroja resultados similares. De acuerdo con el segundo procedimiento, se coloca un globo de goma debajo de una cubierta horizontal y se lo fuerza por medio de inyección de agua a acomodarse a la forma que tiene el hoyo. El volumen del hoyo se determina midiendo el volumen de agua inyectada. Se puede obtener rápidamente un valor aproximado del contenido de humedad determinando la perdida de peso por secado de la muestra colocada en una bandeja que se calienta con la interposición de una chapa. De cualquier modo, después de haber adquirido una experiencia moderada en un trabajo dado, un inspector puede normalmente estimar el contenido de humedad con bastante exactitud a través de la apariencia y la textura del material. Si el material que va a ser usado pare un terraplén es bastante variable en características, o si el trabajo esta situado en una región sujeta a frecuentes 11uvias, la exigencia de ajustarse a determinados requerimientos en el contenido de humedad puede aumentar considerablemente el costo de la construcción del terraplén.

El contenido de humedad al cual se compacta un suelo tiene cierto efecto sobre las propiedades físicas del material obtenido, incluyendo la permeabilidad. La experiencia indica que el aumento en contenido inicial de humedad a partir de un valor algo menor que el 6ptimo hasta alcanzar un valor algo mayor puede causar una gran disminución en el coeficiente de permeabilidad. La disminución parece incrementarse a medida que lo trace el contenido de arcilla del suelo. Tratándose del material del núcleo del clique Mud Mountain, que contenía hasta 3% de arcilla con un alto contenido de montmorinolita, se observ6 que un aumento de humedad que variaba del 2 ó por debajo del 6ptimo al 2% por encima, disminuía el coeficiente de permeabilidad en unas 10.000 veces. Una influencia de esta magnitud es probablemente una rara excepci6n, pero aun efectos de menor importancia merecen ser considerados.

7. COMPACTACION DE ARCILLAS.-



Si el contenido natural de humedad de una arcilla en el préstamo no esta pr6ximo al 6ptimo, puede resultar muy difícil llevarlo a dicho valor 6ptimo sobre todo si el contenido natural de humedad es demasiado alto. Por ello, el contratista puede verse obligado a utilizar la arcilla con un contenido de humedad no muy diferente del que tiene en la naturaleza. Las excavadoras extraen el material de los prestamos en pedazos o terrones. Ahora bien, un terr6n o trozo individual de arcilla no puede compactarse con ninguno de los procedimientos mencionados previamente, pues tanto las vibraciones como las presiones de corta duración solo produce un cambio insignificante en su contenido de humedad. Los rodillos pata de cabra son, sin embargo, efectivos pare reducir el tamaño de los espacios abiertos existentes entre los terrones. Se obtienen los mejores resultados cuando el contenido de humedad es ligeramente superior al limite plástico. Si es mucho mayor, la arcilla tiene tendencia a pegarse al rodillo, o bien este a hundirse en el terreno. Si es mucho menor, los terrones no se deforman y los espacios quedan abiertos.

8. COMPACTACIÓN DE MASAS  NATURALES DE SUELO Y DE TERRAPLENES EXISTENTES.-



Los estratos naturales y los terraplenes existentes no pueden compactarse en capes, hecho que excluye la aplicación de la mayoría de los métodos descriptos previamente, ya que, pare ser efectivo, el agente compactador debe actuar en el interior de la mesa de suelo. El método de compactación mas adecuado para una obra dada debe seleccionarse en funci6n de la naturaleza del suelo.

La forma mas efectiva pare compactar arena no cohesivo es por vibración. El método mas simple para producir vibraciones a mucha profundidad consiste en hincar pilotes. Cuando se hincan pilotes en arena suelta, la superficie del terreno situado entre pilotes comúnmente se asienta, a pesar de la disminución de volumen producida por el desplazamiento de la arena por los pilotes. En un cave, la hinca de pilotes moldeados en sitio, de 14 metros de longitud, distanciados 0,90 metros de eje a eje, produjo, en arena suelta bajo agua, un asentamiento de la superficie que alcanz6 hasta 0,90 metros, a pesar de que el volumen de los pilotes era equivalente a una cape de 0,30 metros de espesor. La hinca de los pilotes redujo la porosidad de la arena de 44 a 38 por ciento, aproximadamente.

Los depósitos espesos de arena pueden también ser compactados por Vibro Flotación. El instrumento que produce la compactaci6n consiste en un vibrador combinado con un dispositivo que inyecta agua en la mesa de arena que lo rodea. Primero se introduce por inyección el vibrador dentro de la arena hasta la profundidad a que se desea compactar el estrato, y luego se lo levanta nuevamente. La compactación se produce al levantar el vibro flotador, merced al efecto combinado de las vibraciones y de los inyectores de agua. La operaci6n compacta, con un costo moderado, la arena situada dentro de un espacio cilíndrico de un diámetro comprendido entre 2,50 y 3,00 metros. El método da muy buenos resultados en arena limpia, pero si el material contiene limo o arcilla, su eficacia disminuye notablemente.

Se ha obtenido también la compactación satisfactoria de gruesos estratos de arena muy suelta haciendo estallar pequeñas cargas de dinamita en muchos puntos del interior de su mesa. Los requisitos previos pare que este método de buenos resultados son los mismos que se indicaron pare el proceso de vibro flotación. En uno de estos estratos, que se extendía desde la superficie hasta una profundidad que variaba entre 4,50 y 9,00 metros, se hicieron estallar cargas de 3.600 gramos, de un explosivo que contenía 60 por ciento de dinamita, colocadas a una profundidad de 4,50 metros. Las vibraciones producidas por las explosiones redujeron la porosidad de la arena desde su valor original del 50 por ciento al 43 por ciento (I,yman, 1942).  En el clique Karnafuli se llen6 un gran pozo provocado por la socavaci6n que tenia un volumen de aproximadamente 50.000 m3, volcando dentro del agua una arena limpia uniforme (Do = 0,18 mm, U = 2) y compactando la arena por una serie de cargas explosivos, usualmente cada una de 3,6 kg., colocadas a profundidades de 4,50 m, 10 m y 15 m debajo de la superficie de la arena. Los agujeros se espaciaron 6 m en sentido horizontal. Las cargas inferiores fueron disparadas primero y seguidas, a intervalos de 4 horas, por las cargas intermedias y las superiores. Luego se instal6 una cuarta serie que se dispar6 a una profundidad de 7,50 m. La porosidad de la arena se redujo del 47 al 41%, aproximadamente (Hall, 1962).

Los suelos arenosos con alguna cohesión y los terraplenes existentes cohesivos también pueden compactarse hincando pilotes. La compactaci6n de estos suelos no es, sin embargo, causada por las vibraciones producidas por la hinca, sino por preside estática, la que reduce el tamaño de los espacios vacíos. Si el suelo esta situado por encima de la nave y los vacíos están en gran parte llenos de aire, el efecto de compactación producido por la hinca de pilotes es en general más satisfactorio, pero si el suelo esta situado debajo de la nave, dicho efecto disminuye rápidamente a medida que también disminuye la permeabilidad del material. Para facilitar la expulsi6n del agua se pueden instalar drenes de grave. Así, por ejemplo, pare compactar un relleno suelto de marga, colocado dentro de las células de un “cofferdam” de tablestacas (Fitz Hugh et al., 1947), se utiliz6 con buenos resultados el siguiente procedimiento se hincaron en el relleno conos de acero de 30 centímetros de diámetro, cuyos extremos inferiores se hallaban cerrados por discos de acero, dispuestos en forma tal que pudieran desprenderse fácilmente de los canos y quedasen en el terreno cuando estos se retiraban. Cada cano se hincaba hasta la base de la marga, se llenaba con una mezcla de grave y arena, y se lo cerraba con una capa hermética. El cono era luego extraído inyectando aire dentro del mismo a una presi6n de 1,5 a 2 kg/cm2. La presión del aire mantenía el suelo blando en su posicio6n, impidiendo que este ocupase el lugar dejado por el cano antes que la grave. La consolidación del suelo circundante se aceler6 extrayendo por bombeo agua de los drenes.

Los suelos compresibles, como las arcillas blandas, los limos sueltos y la mayoría de los suelos orgánicos, pueden también compactarse por precarga. La zona a ser tratada se cubre con un terraplén que trasmite un peso unitario suficientemente alto como pare consolidar el suelo en una magnitud que aumente su resistencia y reduzca su compresibilidad a los límites requeridos dentro del tiempo disponible pare la operación de precarga. Los suelos limosos que contienen capas de arena suelen consolidarse con la misma rapidez con que se incrementa la precarga, pero los suelos mas impermeables pueden llegar a necesitar un tiempo mucho mayor. La velocidad de consolidación se puede calcular por medio de la teoría del articulo 25, pero las estimaciones suelen resultar muy poco fehacientes debido a que el esparcimiento y el grado de continuidad de las capes drenajes mas permeables no pueden usualmente evaluarse con exactitud. Cuando la velocidad estimada de consolidación es demasiado lenta, el proceso puede acelerarse suplementario la presencia de las capes naturales de drenaje con la instalación de drenes de arena similares a los descriptos en el párrafo precedente. Los drenajes tienen comúnmente un diámetro de por lo menos 30 cm y están espaciados en disposiciones triangulares o cuadradas a distancias comprendidas entre unos 2 y 4 m.

El esparcimiento necesario se puede calcular por teoría, pero la confiabilidad de las predicciones esta sujeta a las limitaciones siempre presentes respecto al conocimiento de la permeabilidad real de los depósitos en sentido horizontal y vertical. Las técnicas para la instalaci6n de drenes de arena se han perfeccionado hasta alcanzar un alto grado de eficiencia (Carpenter y Barber, 1953). Antes de colocar el terraplén de sobrecarga, el área ocupada por los drenes debe ser cubierta con una solera de drenaje que permita el escape del agua evacuada a través de los mismos. Existan o no drenes de arena, el terraplén de precarga no debe construirse con una velocidad tal o con taludes demasiado parados como pare producir un deslizamiento o una rotura por la base. En particular, si se han instalado drenes, un accidente de este tipo suele provocar una discontinuidad en los mismos y tornarlos ineficientes. Para evitar estos deslizamientos, la precarga y las instalaciones de drenaje se proveen con medios pare observar el asentamiento de la superficie del suelo que soporta la sobrecarga, las presiones de poros que se desarrollan en el subsuelo y el levantamiento o movimiento lateral del suelo natural mas allá de los límites de la sobrecarga. Si se hincan pilotes en un limo suelto situado debajo del nivel de la nave, el suelo se trasforma y pasa a un estado semi líquido. Por ello, en lugar de compactarlo, la hinca lo debilita, por lo menos temporalmente. La compactaci6n de tal tipo de estratos se puede obtener solamente por algún proceso de drenaje, por pre-carga o por la combinaci6n de ambos.

8.1. PRINCIPALES TIPOS DE TERRAPLENES.-



Los Terraplenes de Sierra pueden dividirse en cuatro grandes grupos: terraplenes de ferrocarril, terraplenes de caminos, malecones y cliques de sierra. En cada grupo, los terraplenes son similares no solo por el fin a que están destinados, sino también en cuanto a los factores que deben considerarse cuando se eligen sus taludes laterales. En el estudio que sigue respecto de la elección de taludes, se supone que los terraplenes descansan en suelo estable.

9. CONTROL DE COMPACTACION.-



Considérese una prueba de compactación realizada en una muestra de suelo de un terraplén que no contenga partículas más grandes que la abertura de la malla 4. El material debe protegerse contra la evaporación, a fin de que su contenido de agua no varíe y se compacta con alguno de los métodos comunes en uso y con su contenido de agua de campo Wf. El peso específico húmedo de esa muestra será  .

METODOS DE CONTROL.-



1. METODOS DESTRUCTIVOS:



- Método del Cono y la Arena:



La arena a utilizar en este método tiene que ser pasante del tamiz N° 20 y retenida en el tamiz N° 30. Esta se coloca en el hoyo previamente abierto y se va acomodando con relación de vacíos mínima pudiendo calcularse así el volumen de la muestra. Para ello se coloca encima del orificio una placa con abertura central de 4 ó 6 pulgadas de diámetro y luego un cono doble unido con una valvula y un frasco en uno de sus extremos conteniendo en la arena, esta se deja caer sobre el hoyo midiendo la empleada para llenarlo.

-Método del frasco Volumétrico:


Consiste en medir el volumen del orificio previamente abierto en la capa compactada mediante la introducción en él de una goma plástica de aproximadamente 2mm de espesor, la cual se encuentra dentro del aparato siendo introducida dentro del orificio a través de la inyección de agua a presión.

-Método del aceite.:



Consiste en medir el volumen del orificio mediante la introducción én el de un volumen conocido de aceite, el cual debe retirarse al concluir el ensayo. Este método no se recomienda en el caso de suelos arenosos.

2. METODO NO DESTRUCTIVOS.-



Estos permiten la obtención del peso unitario y la humedad del suelo directamente en campo mediante la utilización de radiaciones gamma provenientes de un elemento radioactivo que se encuentra dentro del aparato de medición. Este equipo se conoce como densímetro nuclear y existen tres tipos:

1) Troxles
2) Campbell Pacific Nuclear
3) Humboldt

1. ESTABILIZACION DE SUELOS.-


El proceso por el cual se mejora el suelo para que pueda alcanzar los requisitos fijados se llama estabilización de suelos. En su más amplio sentido, la estabilización incluye la compactación, el drenaje, la pre-consolidación y la protección de la superficie contra la erosión y la infiltración de la humedad; sin embargo, al termino estabilización se le va restringiendo gradualmente su alcance a un solo aspecto al mejoramiento del suelo: la modificación del propio material del suelo.

1.1. REQUISITOS DE LA ESTABILIZACIÓN.-



El modo de modificar y el grado de modificación necesarios dependen del carácter del suelo y de sus deficiencias. Si el suelo no es cohesivo, esto se puede lograr dándole cohesión por medio de un agente sementador o ligante. Si es cohesivo se puede aumentar su resistencia haciendo el suelo resistente a la humedad alterando la película de agua absorbida, aumentando la cohesión con un agente sementador y aumentando la fricción interna.

La inmunidad a la retracción y la expansión se pueden lograr sementando, modificando la capacidad del mineral arcilloso para la absorción de agua haciendo el suelo resistente a los cambios de humedad. La permeabilidad se puede reducir llenando los poros con un material impermeable o modificando la estructura del mineral de arcilla y el agua absorbida para impedir la floculación. Se puede aumentar la permeabilidad quitando los granos finos o creando una estructura conglomerada.
Un agente estabilizador satisfactorio debe proporcionar las cualidades requeridas y además debe satisfacer las condiciones siguientes:

1.- Debe ser compatible con el material del suelo;
2.- Debe ser permanente;
3.- Debe ser fácil de manejar y preparar;
4.- Debe tener bajo costo.

Ningún material llena todos los requisitos y la mayoría son deficientes en la ultima condición, el costo. Los principales métodos y materiales son:

- Aditivos para retener la humedad.
- Aditivos resistentes a la humedad.
- Cementación.
- Congelación.
- Relleno de los poros.
- Alteraciones físico químicas: Estabilización química.

1.2. TIPOS DE ESTABILIZACION:



ESTABILIZACION SUELO CEMENTO.-



En esta estabilización se emplea cemento Portland para formar una mezcla como concreto en el propio lugar; en esta mezcla el suelo es el árido. Este tipo de estabilización ha tenido mucho éxito en la construcción de pavimentos de bajo costo para tránsito ligero y como capas rígidas de base para tránsito pesado.

En el suelo cemento modificado se emplea alrededor de 1/5 de la cantidad usual de cemento, porque se produce un cemento puzolánico al reaccionar la cal con la sílice de la ceniza.

CEMENTACION CON ASFALTO.-



Los ligantes bituminosos se han usado para subrasantes y pavimentos de bajo costo.

La estabilización asfáltica tiene su mayor uso en suelos arenosos con poca o ninguna arcilla.

CEMENTACION QUIMICA.-



La cementación química consiste en unir las particular del suelo con un agente cementante, que se produce por una reacción química dentro del suelo. La reacción no incluye necesariamente las partículas del suelo, aunque en la unión o ligazón si están implicadas las fuerzas intermoleculares del suelo.

ESTABILIZACION MECANICA.-


Es el mejoramiento del suelo por el cambio de graduación. Consiste generalmente en mezclar dos o mas suelos naturales para tener un material compuesto que sea superior a cualquiera de sus componentes; pero también incluye la adición de roca triturada o escoria o la tamización del suelo para remover partículas de cierto tamaño.

ESTABILIZACION ELECTROQUIMICA.-



Implica un cambio de base producido por una corriente eléctrica. Los cationes de aluminio se desprenden de un electrodo positivo de aluminio y emigran en el suelo, hacia el electrodo negativo y en el curso de sus movimientos se efectúa el cambio de base. Al mismo tiempo el drenaje electroósmosis hacia el electrodo negativo que tiene la forma de un poso.

CONCLUSION.-



La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumenten su peso especifico secos, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales, tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Algunas veces se hace necesario compactar el suelo natural, como en el caso de cimentaciones sobre arenas sueltas.

Los métodos utilizados para la compactación de los suelos dependen de los tipos de materiales con los que se trabaje en cada caso; con base en un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como la arena, se compactan eficientemente por métodos vibratorios, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulte mas ventajoso.

Para nuestros conocimientos prácticos asistimos al proceso de compactación que se esta llevando a cabo en la Av. La Limpia, específicamente en el Distribuidor de los Olivos, donde se reflejan las características ya expuestas en dicho proceso y los equipos disponibles para el trabajo, tales como plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o pata de cabra. En las últimas épocas los equipos de campo han tenido gran desarrollo y hoy existe en gran variedad de sistemas o pesos.

La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientos estandarizados que reproduzcan en el laboratorio la compactación que se puede lograr en el campo con el equipo disponible. Entre todos los factores que influyen en la compactación obtenida en un caso dado, podría decirse que dos son las mas importantes: el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el proceso de la compactación y la energía especifica empleada en dicho proceso. Por energía especifica se entiende la energía de compactación suministrada al suelo por unidad de volumen.

En realidad las secuelas prácticas suele ser como sigue: cuando se va a realizar una obra en la que el suelo puede ser compactado se recaban muestras de los suelos que se usaran; en el laboratorio se sujetan esos suelos a distintas condiciones de compactación, hasta encontrar algunas que garanticen un proyecto seguro y que puedan lograrse con el equipo de campo existente; con el equipo de campo que vaya a usarse se reproducen las condiciones de laboratorio adoptadas para el proyecto (esto suele hacerse construyendo y compactando en el campo un terraplén de prueba con el suelo a usar, en el que se ve el número de veces que deba pasar el equipo, el espesor de las capas de los suelos depositados para compactar, etc.). Finalmente, una vez iniciada la construcción, verificando la compactación lograda en el campo con muestras al azar tomadas del material compactado en la obra, se puede comprobar que en estas se están satisfaciendo los requerimientos del proyecto.

BIBLIOGRAFIA.-



- Introducción a la Mecánica de los Suelos y Cimentación. George B. Sowers y   George F. Sowers.
- Mecánica del Suelo: Cimentos y Estructura de Tierra. Gregory P. Tschebotarioff.
- Mecánica de Suelos. Tomo I. Fundamentos en la Mecánica de Suelos. Juárez Badillo y Rico Rodríguez.
- Mecánica de Suelos. T. William Lambe y Robert V. Whitman.
- Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Karl Terzagui y Ralph B. Peck.

Autor:

Tatiana Luengo





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