compactacion en obra los compactadores y la... · compactacion en obra construcciones industriales...

LOS COMPACTADORES Y LA COMPACTACION EN OBRA

CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES - 2005

Prof. Dr. Jorge A. Capote Abreu 1

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RA

Prof. Dr. Jorge A. Capote Abreu

Dpto. de Transportes y Tecnología de Proyectos y Procesos

e-mails:

Ingeniería de la Construcción

[email protected] [email protected] –– [email protected]@unican.es

Dr. Daniel Alvear Portilla

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Esta presentación ha sido realizada en base a la información facilitada por :

- CATERPILLAR- BOMAG- LEBRERO- SAKAI - Bibliografía especializada- Capitulo XIII del Libro

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EN

OB

RA

Máquina autopropulsada o

remolcada sobre ruedas, rulo o

masa diseñada para aumentar la

densidad de los materiales por:

peso estático, impacto, vibración,

amasado (presión dinámica) o

combinación de estos efectos.

Definición : Según ISO 6165 - UNE 115-405-88

CompactadoresCompactadores

La compactacióncompactación es la acción única de los compactadores,

aplicada a suelos, áridos, mezclas asfálticas, e incluso a

grandes masas de hormigón seco (RCC).

CompactarCompactar

Es unir los granos de manera que

ocupen el menor volumen posible.

Incremento de densidad.




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HUMEDAD

HUMEDADENERGIA

ENERGIA

DE COMPACTACION

DE COMPACTACION

TIPO DE SUELO

TIPO DE SUELOEQUIPO EQUIPO DE COMPACTACION

DE COMPACTACION

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��Kg/m3

�� %

�� max

�� opt

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a

b

c V = 1000 cm3

� = 102 mm

h = 122 mm

M = 2,5 kg.M = 2,5 kg.

26 g

olp

es/c

apa

26 g

olp

es/c

apa

305 mm305 mm

El ensayo de apisonado PROCTORPROCTOR tiene por objeto determinar en un suelo la relación entre la humedad y la densidad seca obtenida cuando es compactado en las condiciones establecidas en la NLT-107/76

PROCTOR NORMAL –

UNE 103500

PROCTOR MODIF

ICADO –

UNE 103501




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EN

OB

RA

� Estático

- Por impacto

- Con vibración

- Con oscilación

- De conducción pedestre

- De conducción sobre asiento

� Compactación pesada (a partir de las 3,5 t )

� Compactación ligera ( hasta las 3,5 t )

� Dinámico

� Remolcados

� Autopropulsados

Sistema de propulsión�

Sistema de apisonado�

� Para Suelos

� Para Mezclas Asfálticas

� Para Otras Aplicaciones

� Para Suelo y Asfalto

Tipo de Aplicación�

Categoría de pesos�

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EN

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Masa Estática por cm. de generatriz - kg./cm -

=

Masa operacional operando sobre la generatriz

Ancho del rulo (long. de la generatriz - cm.)

Peso Operacional

Número de ruedas

Carga por rueda - kg. -

L cm




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EN

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Clasificación Compactadores Vibratorios Compactadores s/ Neumáticos

P0

P1

P2

P3

Carga por rueda

< 2.500 kg.

2.500 kg. a 4.000 kg.

4.000 kg. a 6.000 kg.

> 6.000 kg.

V0

V1

V2

V3

V4

V5

Compactador ligero

Compactador medio

Compactador pesado

Compactador muy pesado



Carga por cm. de generatriz

< 15 kg/cm

15 a 25 kg/cm

25 a 35 kg/cm

35 a 45 kg/cm

45 a 55 kg/cm

> 55 kg/cm

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CLASIFICACIÓNVM6

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C L A S IF IC A C IÓ N S E G Ú N U N E 1 1 5 -43 5 / N F P 9 8 -7 3 6

G r u p o T i tu l o d e l G r u p oC r i te r i o s d e

C l a si f i c a c i ó nM á q u in a s

1 C o m p a c t a d o res e s tá t ic o s C a rg a L in e a l ( k g . / cm )

C o m p a c t a d o r e sm o n o c il in d ro s y ta nd e m ,

ru l o li s o o p a ta d e c a b ra

2 C o m p a c t a d o res d e n e u m á tic o s C a rg a p o r r ue d a ( kN )C o m p a c t a d o r e s d e n e u m á t i c o s li s o s o c o n

re l ie v e

3 C o m p a c t a d o res v ib ra n te s ( L �� 1 ,3 m )C a rg a L in e a l ( k g . / cm )

A m p l it u d n o m in a l ( m m )

C o m p a c t a d o r e s

m o n o c il in d ro s y ta n d e m , d e

ru l o m a y o r d e 1 ,3 0 m .

4 C o m p a c t a d o res m ix to s

C a rg a L in e a l ( k g . / cm )A m p l it u d n o m in a l ( m m )

C a rg a p o r r ue d a (kN )

S e c l a s if i c a n d e fo r m ain d e p e n d ie n te e l r u lo y e l

e je d e n e u m á t i c o s .

5 C o m p a c t a d o res v ib ra n te s d e p is o n e s (L > 1 ,3 m )

C a rg a L in e a l ( k g . / cm )A m p l it u d n o m in a l ( m m )

C om p acd o re s d e r u lo d e p a ta d eca b ra , m o no c i lind r icos y ta n de m ,d e lo ng i tu d d e ru lo m en or d e 1 ,3 0m .

6 C o m p a c t a d o res v ib ra n te s ( L �� 1 ,3 m )C a rg a L in e a l ( k g . / cm )

N º d e ru lo s v ib r a n te s

C om p ac ta do r es m o n oc il in dr o s yta n de m , d e ru lo l iso o p a ta d eca b ra , lo n gi tu d de r ulo m e no r de

1 ,3 0 m .

7 P is o n e s M a s a to ta l (k g )P i s o n e s v ib r an te s y d ep e rcu s i ó n

8 P la n c h a s V ib r a n te s P r e s ió n e s tá t i c a (k P a )P la n c h a s de u n o y d o s

s e n t id o s de m a r ch a .

G r u p o

1

2 C o m p a c t a d o res d e n e u m á tic o s

3 C o m p a c t a d o res v ib ra n te s ( L �� 1 ,3 m )

4 C o m p a c t a d o res m ix to se je d e n e u m á t i c o s .

5 C o m p a c t a d o res v ib ra n te s d e p is o n e s (L > 1 ,3 m )

C om p acd o re s d e r u lo d e p a ta d eca b ra , m o no c i lind r icos y ta n de m ,d e lo ng i tu d d e ru lo m en or d e 1 ,3 0m .

6 C o m p a c t a d o res v ib ra n te s ( L �� 1 ,3 m )

C om p ac ta do r es m o n oc il in dr o s yta n de m , d e ru lo l iso o p a ta d eca b ra , lo n gi tu d de r ulo m e no r de

1 ,3 0 m .

7 P is o n e s

8




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EN

OB

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COMPACTADORES ESTÁTICOSCOMPACTADORES ESTÁTICOS

Los compactadores estáticoscompactadores estáticos son aquellos que producen el

efecto de compactación por su peso propio, solamente.

PP

p1

p2

0,7 PP 0,3 PP

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EN

OB

RA

54,5 kgf/cm.

42,3 kgf/cm.

Presión lineal

6,310 Kg.4,650 Kg.Sobre eje trasero

5,990 Kg.4,650 Kg.Sobre eje delantero

12,300 Kg.9,300 Kg.Total

CON CON LASTRELASTRE

SIN SIN LASTRELASTREPESOSPESOS

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TEORÍAS SOBRE LA COMPACTACIÓN ESTÁTICATEORÍAS SOBRE LA COMPACTACIÓN ESTÁTICA

Varias son las teorías que sustentan la compactación compactación estáticaestática y muchos los ángulos de su valoración; sin embargo se admiten y aceptan como validas las de:

Base del Cono Diám. de labase del cono

Superf. en cm2 Presión real enkg/ cm2

A 15 cm. 180 3,9

B 30 cm. 720 0,97

C 45 cm. 1,630 0,43

D 60 cm. 2,900 0,24

Teoría del ConoTeoría del Cono

A

B

C

D

45 º

P




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EN

OB

RA

Teoría del Bulbo Teoría del Bulbo

TEORÍAS SOBRE LA COMPACTACIÓN ESTÁTICATEORÍAS SOBRE LA COMPACTACIÓN ESTÁTICA

La carga aplicada se distribuye en profundidad según un bulbo a modo de “cascaras de cebolla”.

h1 h2

F

P =F

A

La presión P ejercida sobre

una superficie circular de diámetro D, será:

P =4 F1 D2A1 = . r 2 . ( D/ 2) 2 =

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EN

OB

RA

Teoría del cono

Teoría del bulbo

RELACIÓN PRESIÓNRELACIÓN PRESIÓN--PROFUNDIDADPROFUNDIDAD

0,2

P

profundidad bajo su superficie - D1 D 2 D 3 D 4D

0,5

0,75

Profundidad bajola superficie Presión teórica

0,5 D 0,6 P1,0 D 0,3 P

1,5 D 0,15 P

2,0 D 0,09 P

3,0 D 0,03 P4,0 D 0,015 P

0,5 D 0,6 P1,0 D 0,3 P

1,5 D 0,15 P

2,0 D 0,09 P

3,0 D 0,03 P4,0 D 0,015 P

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EN

OB

RA

Rueda remolcada

Q

Wg

Wr

Z

e

Q

Z

e

Rueda autopropulsada

Q

Wg

Wr

Q

� = V / r

U� - velocidad angular -rad/seg.V - velocidad tangencial

r - radio externo de la ruedaQ - peso del rodilloWg- resistencia a la rodadura

Wr - resistencia a la pendientee - dist. del pto. aplicación de la reacción resultante del camino al eje vertical de la rueda.

Fuerzas y momentos que actúan sobre las ruedas de Fuerzas y momentos que actúan sobre las ruedas de los compactadores estáticoslos compactadores estáticos

EFECTO DE

EFECTO DE

ARROLLAMIENTO

ARROLLAMIENTO




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A C

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EN

OB

RA FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN SOBRE FUERZAS Y MOMENTOS QUE ACTÚAN SOBRE

EL RODILLO “PATA DE CABRA”EL RODILLO “PATA DE CABRA”

Q

V

FF = ��

. Qg

Vn

. La mayor eficacia de compactación se logra a mayor velocidad

Fuerza de impacto

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EN

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QV

¿ Cual será la fuerza de impacto de un rodillo “pata de cabra” de 5,200 Kg. de peso, 1.200 mm de diámetro y 4 patas de 100 mm por generatriz dispuestas a 10º, circulando a 5 km./h ?

V 2P

D/2 + Z= = (1,4)( 2 )

0,1

(1,2)

( 2)+ (0,1)

= 0,746 m/ seg.

FF = ��

. Qg

Vn

. FF = . 0,7464

.1.15

10

5200

9,81= 11,320 kg./pata

= 3,18 vueltas/seg. = 1,15º seg.��1,4

2 (1,2/2 + 0,1)=

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EN

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235 HP/22,7 t

Landfill CompactorsLandfill Compactors

• de 20 a 35 t

máximo confort y aislamiento del compartimento del operador

• rulos autolimpieza

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RA

Baja frecuencia, Alto impacto600-650 golpes/min. 1000 - 1500 kg.-golpe

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RA

X X = A sen ( 2 N= A sen ( 2 Nt t + )+ ) ��X - posic. Inst. Pto. M.

N - frecuencia - Hz.

A - amplitud - mm

- desfase entre mov. vib. suelo y del rulo.��




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Bajo momento excéntrico Gran momento excéntrico

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��C m . r . wf2

=

Amplm.rM

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Motor - Contrapeso

Masa Vibrante

RuedasMotrices Bastidor Rodillo

Latiguillos Sist. Hidr.

ROPS

Cabina

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ACONSTRUCCIO

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LES -2005

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. Capote A

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© Prof..Dr. Jorge A. Capote Abreu

LOS COMPACTADORES Y LA COMPACTACIÓN EN OBRALOS COMPACTADORES Y LA COMPACTACIÓN EN OBRA© Prof..Dr. Jorge A. Capote Abreu

LOS COMPACTADORES Y LA COMPACTACIÓN EN OBRALOS COMPACTADORES Y LA COMPACTACIÓN EN OBRA

80HP

/12,9 t



33 HP

/2,3 t

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0,5P0,5P




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Para trabajos en condiciones especiales y/o sitios con constricciones laterales se usan compactadores con mandos a distancia.

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Las placas vibrantes pueden ser:

Una dirección�

Dos direcciones�

Placas Vibrantes Unidirrecionales

Placas Vibrantes Bi-direccionales

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Q kW . v . t

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Velocidad del Velocidad del cilindro en m/hcilindro en m/h Espesor Espesor

capacapa

NúmeroNúmerode de

pasadaspasadas

EficienciaEficiencia

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EN

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RA La producción horariaproducción horaria de los Compactadores se

calcula según la siguiente fórmula:

A

h

v

np

QQ = EA . V . h

np

Fc

V : velocidad del compactador en m/h.

DondeDonde:

A : ancho del rodillo en m.

h : espesor de la capa en m.

E : coeficiente (eficiencia) utilizado

np : número de pasadas necesarias.

Fc : factor de compresibilidad




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RA Se tiene un terreno areno-limoso que debemos compactar hasta lograr el

95% Proctor Std.

• El compactador vibrante disponible es de 2,13 m de ancho (A)

• La velocidad media de compactación estimada es de 4,0 Km./h (V)

• La capa tendrá un espesor compactada de 0,5 m (h)

• El número de pasadas necesarias es de 6 (np )

• El factor de compresibilidad del suelo es: Fc = 0,9

• La eficiencia estimada de la obra: E = 0,7

Q =( 2,13 ) ( 4 )( 0,50 ) ( 1,000 ) ( 0,90 ) ( 0,70 )

6= 447, 30 m3/h

Q =Q = EA . V . h

np

Fc

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Arcilla

Limo

ArenaGrava

RellenosRocas

Pata de cabra

m3/h

PRODUCCIONES POR

TIPO DE SUELO Y

COMPACTADOR

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EN

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RA

Empleo de medios convencionales para la

determinación de las densidades alcanzadas.,

con o sin extracción de muestras.

Empleo de medios basados en la emisión

un isótopo radiactivo que mide la humedad

y densidad del material con el auxilio de un

microprocesador instalado en el equipo.

Sistema de medición continua de la compactación (CCC) mediante

mecanismos electrónicos incorporados a la máquina.

Densimetría Convencional�

Gammadensímetros�

Compactometros�

• Método de la arena

• Método del balón de agua

• Extracción testigos

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COMPACTOMETROCOMPACTOMETRO� Sistema integrado en el rodillo� Medición instantánea y continúa

Pantalla de Datos

Un símbolo del rodillo continuamente marca su posición.

Nivel de compactación, Frecuencias, Resonancia

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Prof. Dr. Jorge A. Capote AbreuDr. Daniel Alvear PortillaIngeniería de la Construcción

Dpto. de Transportes y Tecnología de Proyectos y Procesos

UNIVERSIDAD DE CANTABRIA-

Dirección:

GIDAIGIDAI – Grupo de Investigación y Desarrollo de Actuaciones Industriales

E.T.S. Ingenieros Industriales y TelecomunicaciónAvda. Los Castros, s/n

39005 SANTANDER (Cantabria)ESPAÑA

Telf. 942-20.1826 Fax: 942-20.1873

e-mail: [email protected]

http://grupos.unican.es/GIDAIGIDAI/

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