COMPACTACION DE SUELOSCOMPACTACION DE SUELOS

OBJETIVO : OBJETIVO :

APLICAR LA METODOLOGIA DE LA APLICAR LA METODOLOGIA DE LA COMPACTACION EN EL DISEÑO DE COMPACTACION EN EL DISEÑO DE PAVIMENTOS EN VIAS DE TRANSPORTE.PAVIMENTOS EN VIAS DE TRANSPORTE.

Concepto de compactaciónConcepto de compactación

La compactación de los suelos consiste en La compactación de los suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades el mejoramiento de las propiedades ingenieriles del suelo por medio de ingenieriles del suelo por medio de energía mecánica. Esto se logra energía mecánica. Esto se logra comprimiendo el suelo en un volumen mas comprimiendo el suelo en un volumen mas pequeño y así aumentando su peso pequeño y así aumentando su peso especifico seco (densificación).especifico seco (densificación).

COMPACTACIÓNPROCESO DE COMPACTACIÓN EN CONSTRUCCCIÓN DE CARRETERAS.ES LA CORRECTA OPERACIÓN DEL EQUIPO DE COMPACTACIÓN EN LOS TRABAJOS DE EXPLANACIÓN Y PAVIMENTACIÓN.COMPACTACIÓN: ES EL PROCESO MEDIANTE El CUAL SE OBLIGA A LAS PARTÍCULAS DE UNA MASA DETERMINADA A PONERSE MÁS AL CONTACTO UNAS CON OTRAS.TAMBIEN SE DICE QUE ES EL PROCESO POR MEDIOS ARTIFICIALES, POR EL CUAL SE PRETENDE OBTENER MEJORES CARACTERÍSTICAS EN LOS SUELOS, DE TAL MANERA QUE LA OBRA RESULTE DURADERA Y CUMPLA CON EL OBJETIVO PARA EL QUE FUE PROYECTADA. VER FIG

ESTE ACERCAMIENTO DE PARTÍCULAS SE TRADUCE EN AUMENTO DE DENSIDAD, ES POR ESTA RAZÓN QUE ES NORMAL CONSIDERAR EL VALOR DE LA DENSIDAD COMO UNA MEDIDA DEL GRADO DE COMPACTACIÓN ALCANZADO (100%, 90%, 80%...) DE ACUERDO A LA ESPECIFICACIÓN.VER FIG

EN LA CONSTRUCCIÓN DE CAMINOS ES NECESARIO UNA BUENA COMPACTACIÓN DE RELLENO EN PAVIMENTOS, LA SUB BASE, BASE Y SUPERFIICIE DE RODADURA, PARA ASEGURAR ASÍ UN EFICIENTE COMPORTAMIENTO ANTE LA ACCIÓN DE LAS CARGAS.COMPACTACIÓN DE SUELOSES LA ACCIÓN MECÁNICA QUE TIENE POR OBJETO EL ORDENAMIENTO Y ACERCAMIENTO ENTRE LAS PARTÍCULAS DE DICHO SUELO CON LA CONSIGUIENTE EXPULSIÓN DEL AIRE Y AGUA, EVENTUAL DESATURACIÓN DE LOS POROS.ES LA ACCCIÓN MECÁNICA DE DENSIFICACIÓN POR LA CUAL SE AUMENTA LA RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DE LOS SUELOS Y SE REDUCE EL POTENCIAL DE LOS ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES EN LAS ESTRUCTURAS ASENTADAS SOBRE ELLOS. LOS FACTORES MÁS IMPORTANTES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE COMPACTACIÓN: - LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO. - EL EQUIPO DE COMPACTACIÓN. - LA FORMA DE EMPLEO DEL EQUIPOCARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELOLAS CARACTERÍSTICAS QUE SE PRETENDE MEJORAR CON LA COMPACTACIÓN SON:RESISTENCIACOMPRESIBILIDAD

BENEFICIOS DE UNA COMPACTACION DE SUELOS

Reducción o prevención de los asentamientos Reducción o prevención de los asentamientos perjudicialesperjudiciales

Aumento de la resistencia del suelo y Aumento de la resistencia del suelo y mejoramiento de la estabilidad del talud.mejoramiento de la estabilidad del talud.

Reduce la expansión y contracción del suelo.Reduce la expansión y contracción del suelo. Impide los daños de las heladas.Impide los daños de las heladas. Reduce el escurrimiento del agua.Reduce el escurrimiento del agua.

Principales factores que influyen Principales factores que influyen en la compactación de suelo en en la compactación de suelo en

laboratoriolaboratorio 1.-Densidad del material1.-Densidad del material 2.-Contenido de humedad2.-Contenido de humedad 3.-Esfuerzo de compactación.3.-Esfuerzo de compactación. 4.-Tipo de suelo (gradación, 4.-Tipo de suelo (gradación,

presencia de minerales de arcilla, presencia de minerales de arcilla, etc.)etc.)

Energía de CompactaciónEnergía de Compactación

RELACIÓN ESFUERZO-DEFORMACIÓNPEMEABILIDADFLEXIBILIDADRESISTENCIA A LA EROSIÓNLAS TRES PRIMERAS SON GENERALMENTE REQUERIDAS EN CUALQUIER OBRA, EN OTRAS ADEMÁS UNA ADECUADA PERMEABILIDAD Y FLEXIBILIDAD, COMO UNA CONSECUENCIA DEL PROCESO DE COMPACTACIÓN FAVORECER LA RESISTENCIA A LA EROSIÓN DEL SUELO COMPACTADO. EN OBRA ESTE RESULTADO SE CONSIGUE UTILIZANDO UNIDADES DE DISEÑO ESPECIAL (RODILLOS).LA COMPACTACIÓN ES EL MÉTODO MÁS BARATO PARA ALCANZAR LA RESISTENCIA ESTRUCTURAL EN EL SUELO. SE OBTIENE ASÍ UN INCREMENTO DE SU ESTABILIDAD DEL MATERIAL Y DE SU RESISTENCIA A LA ABSORCIÓN DEL AGUA.EL AUMENTO DE LA DENSIDAD QUE SE CONSIGUE MULTIPLICA EN VARIAS VECES LA VIDA DE LA CARRETERA, LOS PELIGROS DE FALLAS POR ASENTAMIENTO SON MUY REMOTOS Y LOS COSTOS DE CONSERVACIÓN DISMINUYEN APRECIABLEMENTE.LA COMPACTACIÓN ES EL ALMA DE LA CARRETERA.CONTROL DE LA COMPACTACIONGRADO DE COMPACTACIÓN DEL SUELO PUEDE APRECIARSE SI SE MIDE SU DENSIDAD SECA D = P V

ES DECIR EL PESO DE LAS PARTÍCULAS POR UNIDAD DE VÓLUMEN. ESTE VALOR PUEDE DETERMINARSE FACILMENTE SI SE CONOCE LA DENSIDAD Y EL % DE AGUA.LA DENSIDAD SECA QUE PUEDE ALCANZAR UN SUELO DETERMINADO POR EFECTO DE LA COMPACTACIÓN SE DEBE A DOS (02) FACTORES:- % DE LA HUMEDAD PRESENTE EN EL MOMENTO DE LA COMPACTACIÓN. - INTENSIDAD DEL ESFUERZO DE COMPACTACIÓN (TIPO DE RODILLO).EXISTE EN CADA SUELO UNA HUMEDAD ÓPTIMA QUE PERMITE ALCANZAR LA MÁXIMA COMPACTACIÓN.CUANDO PASA 8% EL PORCENTAJE DE HUMEDAD POR EJEMPLO LA DENSIDAD ES BAJA, NO HAY LUBRICACIÓN, NO HAY LIGANTE.SI EL CONTENIDO DE HUMEDAD ES MENOR QUE EL ÓPTIMO EL PROCESO DE COMPACTACIÓN ES DÍFICIL, DEBIDO A LA RIDIDEZ DEL SUELO Y A LA REDUCCIÓN DEL AGUA.SI POR EL CONTRARIO EL CONTENIDO DE AGUA ES MAYOR QUE EL ÓPTIMO, EL AGUA YA NO TIENE ACCIÓN LUBRICANTE, SINO QUE CONTRIBUYE CON SU VÓLUMEN A LA SEPARACIÓN DE LAS PARTÍCULAS DEL SUELO.RELACIÓN HUMEDAD DENSIDADES LA RELACIÓN QUE SE REPRESENTA GRÁFICAMENTE TAL COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA, CON UNA CURVA QUE DEMUESTRA QUE, A BAJOS Y ALTOS CONTENIDOS DE HUMEDAD LA DENSIDAD ES BAJA Y QUE CON UN CONTENIDO DETERMINADO DE HUMEDAD, CONOCIDO COMO HUMEDAD ÓPTIMA (CENTRO DE LA CURVA), EL SUELO ADQUIERE SU DENSIDAD

MÁXIMA. A ESTA DENSIDAD MÁXIMA, QUE SE LOGRA CON UNA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN PREVIAMENTE DETERMINADA, SE LE DENOMINA DENSIDAD PRÓCTOR.LA HUMEDAD ÓPTIMA ES AQUELLA QUE NECESITA CADA TIPO DE SUELO, PARA ALCANZAR MAYOR DENSIDAD, CON LA UTILIZACIÓN MÍNIMA DE LOS RECURSOS DE ENERGÍA Y TIEMPO. TAMBIÉN ES LA MÁXIMA HUMEDAD QUE EL SUELO PUEDE ABSORVER PARA OBTENER MÁXIMA RESISTENCIA.PARA LA MAYORÍA DE LOS SUELOS UTILIZADOS EN CONSTRUCCIÓN, LA HUMEDAD ÓPTIMA VARÍA DEL 8 AL 25 % DEL PESO SECO DEL SUELO, PERO PARA OBTENER LA HUMEDAD EXACTA DEBERÁN EFECTUARSE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PERTINENTES. LA PRUEBA DE LABORATORIO UTILIZADA PARA OBTENER LA HUMEDAD ÓPTIMA ES LA PRUEBA PRÓCTOR. PARA SUELOS COHESIVOS SE UTILIZA LA PRUEBA DE PRÓCTOR ESTÁNDAR ASTM - 698, MIENTRAS QUE PARA SUELOS NO COHESIVOS SE UTILIZA LA PRUEBA DE PRÓCTOR MODIFICADA, ASTM - 1557.EL RESULTADO DE LA PRUEBA PERMITE GRAFICAR LA CURVA DE DENSIDAD VRS HUMEDAD, EN LA QUE SE PUEDE DETERMINAR EL PORCENTAJE DE HUMEDAD NECESARIA PARA OBTENER LA MÁXIMA DENSIDAD DEL SUELO.

Relación humedad-densidad de los suelos

LA COMPACTACIÓN ALCANZADA EN OBRA O SEA SU DENSIDAD SECA DEBE COMPARARSE CON LA DENSIDAD SECA MÁXIMA OBTENIDA EN LABORATORIO (PROCTOR), LA RELACIÓN ENTRE ÉSTOS 2 VALORES SE CONOCE COMO % DE COMPACTACIÓN O SEA:

% COMPACTACIÓN = DENSIDAD SECA OBTENIDA EN OBRA X 100 DENSIDAD SECA OBT. EN LABORATORIO

SE DEBE TENER EN CUENTA EL TIEMPO QUE DEMORA EL PROCESO DE COMPACTACIÓN, YA QUE LA EVAPORACIÓN DEL AGUA ES APRECIABLE EN CIERTOS CLIMAS.EN TODO TRABAJO DE COMPACTACIÓN ES NECESARIO LA PRESENCIA DEL AGUA.ES INUTIL Y DEMUESTRA UN DESCONOCIMIENTO TÉCNICO POR PARTE DE QUIEN CONTROLA UN TRABAJO DE COMPACTACIÓN EL HACER PASAR UN RODILLO SI NO SE CUENTA CON UN TANQUE CISTERNA QUE PROPORCIONE EL AGUA.SUPONGAMOS QUE SE TIENE UNA CISTERNA DE 2000 GLNS DE AGUA 10 GLNS ………………. 1 M2 2000 GLNS ……………. XUNA CISTERNA CUBRE 200 M2 DE SUPERFICIE; ANCHO DE REGADERA 3MTSVER EJEMPLO DE CALCULO DE AGUA

Equipos de compactaciónEquipos de compactación

Mayormente la compactación en Mayormente la compactación en campo se hace con rodillos. Los campo se hace con rodillos. Los cuatro tipos de rodillos mas comunes cuatro tipos de rodillos mas comunes son:son:– Rodillo de rueda lisa (o rodillas de Rodillo de rueda lisa (o rodillas de

tambor liso)tambor liso)– Rodillos neumáticosRodillos neumáticos– Rodillos pata de cabraRodillos pata de cabra– Rodillos vibratorios.Rodillos vibratorios.

EQUIPO DE COMPACTACIÓNEL EQUIPO DE COMPACTACIÓN PUEDE TRANSMITIR SU ENERGÍA AL SUELO POR:PRESIÓN IMPACTO O AMASADOVIBRACIÓNMEDIANTE RODILLOS O COMPACTADORES METÁLICOS, ESTÁTICOS, VIBRATORIOS, PATA DE CABRA Y NEUMÁTICOS.LA SELECCIÓN DEL EQUIPO DE COMPACTACIÓN NO SIEMPRE SE HACE BAJO LOS CRITERIORS MAS APROPIADOS DADOS POR EL TIPO DE SUELO Y DE TRABAJO QUE SE PLANEA HACER, SINO POR LA DISPONIBILIDAD Y DE COSTO.COMPACTADORES METÁLICOSESTE RODILLO UTILIZA PRESIÓN CON UN MÍNIMO DE MANIPULACIÓN EN MATERIALES PLÁSTICOS. CUANDO ESTOS RODILLOS INICIAN LA COMPACTACIÓN DE UNA CAPA, EL ÁREA DE CONTACTO ES MAS O MENOS ANCHA Y SE FORMA UN BULBO DE PRESIÓN DE UNA CIERTA PROFUNDIDAD, CONFORME AVANZA LA COMPACTACIÓN, EL ANCHO DEL ÁREA DE CONTACTO SE REDUCE Y LA PROFUNDIDAD DEL BULBO DE PRESIÓN AUMENTA LOS ESFUERZOS DE COMPRESIÓN EN LA CERCANÍA DE LA SUPERFICIE.CON FRECUENCIA SUFICIENTE PARA TRITURAR LOS AGREGADOS EN MATERIALES GRANULARES , CAUSAN LA FORMACIÓN DE UNA COSTRA EN LA

SUPERFICIE DE LA CAPA. SI A ESTO SE LE AGREGA EL RIEGO ADICIONAL DE AGUA DURANTE LA COMPACTACIÓN, PARA COMPENSAR LA EVAPORACIÓN, EN UNA CAPA EN DONDE LA PENETRACIÓN DEL AGUA ES DÍFICL POR LA MISMA COMPACIDAD DEL MATERIAL SE LLEGA AUN ESTADO DE ESTRATIFICACIÓN DE LA HUMEDAD, EN ESE MOMENTO LA FORMACIÓN DE LA COSTRA ES INEVITABLE.VER FIG COMPACTADOR DE IMPACTO A CAUSA DE LOS PROBLEMAS DE LIMPIEZA DEL COMPACTADOR DE REJA, SE DISEÑO EL COMPACTADOR DE IMPACTO, EL CUAL ES UN RODILLO AL QUE SE LE HAN FIJADO UNAS SALIENTES EN FORMA APROXIMADA DE UNA PIRÁMIDE RECTANGULAR TRUNCADA. ESTAS PIRÁMIDES NO SON DE LA ALTURA, PUES HAY UNAS MÁS ALTAS QUE OTRAS SIGUIENDO EL MODEL DE PUNTOS ALTOS Y BAJOS DEL COMPACTADOR DE REJA.ESTA SALIENTES HAN SIDO DISEÑADAS DE TAL MANERA QUE EL ÁREA DE CONTACTO SE INCREMENTA CON LA PENETRACIÓN, AJUSTÁNDOSE AUTOMÁTICAMENTE LA PRESIÓN A LA RESISTENCIA DEL SUELO COMPACTADO. ESTOS COMPACTADORES HAN PROBADO SER MUY EFICIENTES Y ELIMINAN LA ESTRATIFICACIÓN EN LOS TERRAPLENES.CUANDO UN COMPACTADOR DE IMPACTO EMPIEZA UNA NUEVA CAPA , QUE NO SEA MAYOR DE 30 CMS LOS BULBOS DE PRESIÓN Y LAS ONDAS DE IMPACTO, PROVEEN SUFICIENTE MANIPULACIÓN CON LA CAPA INFERIOR,

PARA ELIMINAR LA ESTRATIFICACIÓN QUE OCURRE EN CUALQUIER OTRO COMPACTADOR EXCEPTO EL PATA DE CABRA. ES VERSÁTIL Y ECONÓMICO EN TERRACERÍAS, CAPAZ DE COMPACTAR LA MAYOR PARTE DE LOS SUELOS. COMPACTADOR DE REJADISEÑADO ORIGINALMENTE PARA DISGREGAR Y COMPACTAR ROCAS, POCOS RESISTENTES A LA COMPRESIÓN, COMO ROCAS SEDIMENTARIAS Y ALGUNAS METAMÓRFICAS PARA HACER CAMINOS DE PENETRACIÓN TRANSITABLES TODO EL AÑO. ES COMPACTADOR QUE TRANSITA SOBRE LA ROCA SUELTA SOBRE EL CAMINO, ROMPIÉNDOLA Y PRODUCIENDO FINOS QUE LLENAN LOS VACÍOS FORMANDO UNA SUPERFICIE SUELTA Y ESTABLE. SE ENCONTRO TAMBIÉN QUE PUEDE COMPACTAR A ALTA VELOCIDAD UNA GRAN VARIEDAD DE SUELOS. LOS PUNTOS ALTOS DE LA REJA PRODUCEN EFECTO DE IMPACTO, Y CUANDO ES REMOLCADO A ALTA VELOCIDAD, PRODUCE EFECTO DE VIBRACIÓN, EFECTO FAVORABLE EN SUELOS GRANUALRES. LOS SUELOS PLÁSTICOS SON PEGAGOSOS, SE ATASCAN DE MATERIAL LOS HUECOS DE LA REJA Y REDUCE SU EFICIENCIA, ESTOS COMPACTADORES DEBIDO A SU CONFIGURACIÓN NO PUEDEN DEJAR UNA SUPERFICIE TERSA COMO SE REQUERÍA PARA UNA BASE GRANULAR DE CARRETERA.

COMPACTADOR VIBRATORIOFUNCIONAN DISMINUYENDO TEMPORALMENTE LA FRICCIÓN INTERNA DEL SUELO. COMO EN LOS SUELOS GRANULARES (GRAVAS Y ARENAS) SU RESISTENCIA DEPENDE PRINIPALMENTE DE LA FRICCIÓN INTERNA (EN LOS SUELOS PLÁSTICOS DEPENDE DE LA COHESIÓN), LA EFICIENCIA DE ESTOS COMPACTADORES ESTÁ CASI LIMITADA A SUELOS GRANULARES.LA VIBRACIÓN PROVOCA UN REACOMODO DE LA PARTÍCULAS DEL SUELO QUE RESULTA EN UN INCREMENTO DEL PESO VOLUMÉTRICO, PUDIENDO ALCANZAR ESPESORES GRANDES DE LA CAPA ( 0.80 M ). ESTOS COMPACTADORES SE CLASIFICAN POR SU TAMAÑO, PEQUEÑOS HASTA 9,000 KGS DE FUERZA DINÁMICA Y GRANDES DE MÁS DE 9,000 KGS, PUDIENDO LLEGAR HASTA 20,000 KGS. LOS GRANDES PUEDEN LLEGAR A SOBREESFORZAR SUELOS DÉBILES, ES NECESARIO MANEJARLOS CON CUIDADO. TODOS LOS VIBRADORES DEBEN DE MANEJARSE A VELOCIDADES DE 2.5 A 6 KM/H.COMPACTADOR NEUMÁTICOSON MUY EFICIENTES Y A MENUDO PARA COMPACTACIÓN DE SUB BASES, BASES Y CARPETAS, SUS BULBOS DE PRESIÓN SON SEMEJANTES A LOS RODILLOS METÁLICOS , PERO EL ÁREA DE CONTACTO PERMANECE CONSTANTE POR LO QUE NO SE PRODUCE EL EFECTO DE REDUCCIÓN DEL BULBO. LA PRESIÓN DE INFLADO ES IMPORTANTE, PERO LIGADA ÍNTIMAMENTE A LA CARGA DE LA LLANTA, SI W ES EL PESO DEL COMPACTADOR Y “P” ES LA PRESIÓN DE CONTACTO, LOS EFECTOS DE OBSERVA EN LA FIG.

SI AUMENTAMOS EL PESO SIN AUMENTAR LA PRESIÓN, AUMENTAMOS LA PRESIÓN, ESTO PERMITIRÁ TRABAJAR CAPAS RELATIVAMENTE MAYORES, PERO EL AUMENTO DE EFICIENCIA ES CASI NULO, LAS LLANTAS DURARÁN MENOS, PUES AUMENTAMOS EL TRABAJO DE DEFORMACIÓN DE LA LLANTA.LOS COMPACTADORES NEUMÁTICOS GRANDES PROVEEN MANIPULACIÓN DE SUELOS COHESIVOS, CON LLANTAS Y CARGAS GRANDES SON CAPACES DE COMPACTAR CAPAS GRUESAS ( 0.50 A 0.80 M) , EN CAMBIO EN MATERIALES PLÁSTICOS PUEDEN CAUSAR EXCESIVO DESPLAZAMIENTO DEL MATERIAL SUPERFICIAL. LAS LLANTAS TIENDEN A REBOTAR CON LAS DESIGUALDADES DEL TERRENO (DESGASTE).COMPACTADORES DE PATA DE CABRACONSISTE EN CILINDROS DENTADOS CON DIFERENTES DISEÑOS DE PATA, QUE TRABAJAN EN FORMA EFICIENTE EN MATERIALES COHESIVOS, COMPACTAN DE ABAJO HACIA ARRIBA , YA QUE AL TRANSITAR SOBRE EL MATERIAL SUELTO DEPOSITADO, SE HUNDEN APLICANDO TODO EL PESO EN LOS NIVELES INFERIORES DE LA CAPA. SE CONSIGUE:UNA COMPACTACIÓN UNIFORME.UNA INTEGRACIÓN ENTRE LAS CAPAS COMPACTADAS, EVITANDO ESTRATIFICACIONES INDESEABLES.EL NÚMERO DE PASADAS, EL TIPO DE MATERIAL Y EL ÁREA DE LA PATA, INFLUYEN EN EL PESO VOLUMÉTRICO OBTENIDO ASÍ COMO EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL MATERIAL.

Rango de tipo de suelo para equipo de compactación

LA SELECCIÓN DEL EQUIPO DE COMPACTACION APROPIADO AL TIPO DE SUELO ESTA DETERMINADA POR EL ESPESOR DE LA CAPA A COMPACTAR Y POR EL NUMERO DE PASADAS. SI DESPUES CON EL EQUIPO SELECCIONADO NO SE CONSIGUE LA DENSISDAD REQUERIDA DE UN ESPESOR DE CAPA DESPUES DE 4 Ú 8 PASADAS, DEBERÍA CAMBIARSE POR UN EQUIPO MAS PESADO O UN METODO DIFERENTE.

MaterialMaterial Espesor de Espesor de capa (plgs)capa (plgs)

PasadasPasadas Tipo de compactadorTipo de compactador

GravaGrava 8-128-12 3-53-5 Pisones vibratorios, liso Pisones vibratorios, liso vibratorio, neumático, pata de vibratorio, neumático, pata de cabracabra

ArenaArena 8-108-10 3-53-5 Pisones vibratorios, liso Pisones vibratorios, liso vibratorio, neumático, liso vibratorio, neumático, liso estáticoestático

LimoLimo 6-86-8 4-84-8 Pisones vibratorios, pisones, Pisones vibratorios, pisones, neumático, pata de cabraneumático, pata de cabra

ArcillaArcilla 4-64-6 4-64-6 Pisones vibratorios, pisones, pata Pisones vibratorios, pisones, pata de cabrade cabra

CLASIFICACIÓN DE COMPACTADORES

LOS RODILLOS SE CLASIFICAN POR SU PESO Y FORMA:

De ruedas Metálicas (de tres ruedas) Neumáticas De un cilindro (tractado) Liso Tandem de 2 ejes Tandem de 3 ejesRodillos De tambor

Pata de cabra Carrillado Vibratorio

RODILLO PARA DE CABRACONSISTE EN UN CILINDRO EN EL CUAL HAY UNAS PIEZAS SOLDADAS QUE SOBRESALEN, CONOCIDAS COMO PATAS DE CABRA QUE TIENEN FORMA PIRAMIDAL. EL CILINDRO DE LA PATA DE CABRA ESTÁ HUECO Y PUEDE LLENARSE CON AGUA, ARENA O AMBAS PARA AUMENTAR SU PESO. LAS PATAS TIENEN UNA LONGITUD QUE VARIA ENTRE 18 Y 23 CM Y ESTÁN DISTRIBUIDAS SOBRE EL TAMBOR. EL NÚMERO MÁXIMO DE PATAS POR M2 DE ÁREA DEL TAMBOR, ES 12. PUEDEN SER LIGEROS O PESADOS.DE LOS LIGEROS, SUS CARACTERÍSTICAS SON: DIÁMETRO DEL TAMBOR SIN LAS PATAS …………….… 1.0 MLONGITUD DEL TAMBOR ……………………………………. 1.2 MLONGITUD DE LAS PATAS ………………………………….. 0.18 M DE LOS PESADOS, SUS CARACTERÍSTICAS SON:DIÁMETRO DEL TAMBOR SIN LAS PATAS ……………… 1.5 MLONGITUD DEL TAMBOR ……………………………………. 1.5 MLONGITUD DE LAS PATAS ………………………………….. 0.23 M LOS RODILLOS PATA DE CABRA DAN AL TERRENO UNA PRESIÓN QUE VARÍA:CON TAMBOR VACÍO ………………………………… de 10 a 21 kg /cm2CON TAMBOR LLENO DE AGUA ………………… .de 17 a 34 kg/cm2CON TAMBOR LLENO DE ARENA ………………… de 30 a 42 kg/cm2

AL COMENZAR LA COMPACTACIÓN EN UN PROYECTO, ES RECOMENDABLE LLEVAR A CABO PRUEBAS DE LABORATORIO, PARA DETERMINAR EL PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN QUE RESULTE MÁS ADECUADO. SI SE ASUME QUE YA SE DETERMINO EL RODILLO PATA DE CABRA, LA PRUEBA CONSISTIRÁ EN DETERMINAR EL ESPESOR DE LA CAPA DEL SUELO QUE PUEDE SER COMPACTADA MEJOR, EL NÚMERO DE PASADAS REQUERIDO POR LOS SUELOS ENCONTRADOS Y LA NECESIDAD DE AUMENTAR O DISMINUIR LA PRESIÓN EN LAS PATAS. EL SUELO DEBE TENER UNA HUMEDAD ÓPTIMA. RECOMENDACIONES- EL MATERIAL CON HUMEDAD ÓPTIMA, SE EXTIENDE CON LA CAPA DE ESPESOR ESPECIFICADO (EL ESPESOR ES APROXIMADAMENTE DE 1.5 VECES LA LONGITUD DE LA PATA), EN LA PRIMERA PASADA LA PATA PENETRA TOTALMENTE.- CADA PASADA SUCESIVA SOBRE EL MATERIAL LO COMPACTA. LAS PATAS DEL RODILLO QUEDAN SIN ENTRAR, INDICANDO LA DOSIFICACION- EL APISONADO POSTERIOR NO AUMENTA LA COMPACTACIÓN. ES NECESARIO DURANTE LA COMPACTACIÓN, TRASLAPAR UNOS 30 CMS A CADA LADO DEL ÁREA PARA MEJORES RESULTADOS.- SE AFINA LA SUPERFICIE COMPACTADA PARA BORRAR LAS HUELLAS DE LAS PATAS Y SE LE DA UNA RECOMPACTADA SUPERFICIAL CON RODILLO LISO.

APLANADORAS DE RODILLOS METÁLICOS LISOSLAS APLANADORAS DE ESTE TIPO SE DIVIDEN EN DOS CLASES: DE TRES RUEDAS Y APLANADORAS TANDEM. LAS APLANADORAS O PLANCHAS DE TRES RUEDAS SE FABRICAN CON RODILLOS QUE PUEDE LLENARSE CON AGUA, PARA OBTENER PESO POR UNIDAD DE ANCHO QUE SE DESEE.NORMALMENTE LA PLANCHA DE TRES RUEDAS ES USADA EN LA COMPACTACIÓN DE SUBBASES Y BASES DE PAVIMENTO, DEBIDO A LA MAYOR PRESIÓN QUE EJERCEN LAS RUEDAS TRASERAS. LAS RUEDAS TRASERAS SON LAS MOTRICES. EL RODILLO DE TRES RUEDAS TIENE LA VENTAJA DE QUE CUBRE POR COMPLETO EL ÁREA POR DONDE PASAN LOS RODILLOS MOTRICES.

LAS APLANADORA TANDEM DEBEN SU NOMBRE A LA DISPOSICIÓN DE LOS RODILLOS EN LÍNEA O EN TANDEM. PUEDEN TENER DOS O TRES RODILLOS, Y SE FABRICAN EN DIVERSOS TAMAÑOS, ANCHOS Y DIÁMETROS DE RODILLOS, CON PESOS QUE VARÍAN DE 3 A 14 TONELADAS MÉTRICAS. LAS APLANADORAS TANDEM SE EMPLEAN GENERALMENTE PARA COMPACTAR MEZCLAS ASFÁLTICAS. APLANADORAS DE RODILLOS DE REJILLA: SE EMPLEA EN LA COMPACTACIÓN DE MATERIALES GRANULARES. SE COMPONE DE DOS O TRES RUEDAS DE REJILLA DE ACERO EN UN MARCO O BASTIDOR QUE SE EMPLEA PARA EL LASTRADO DE LA UNIDAD MEDIANTE BLOQUES DE CONCRETO O DE ACERO SU PESO PROMEDIO ES DE 10 TONELADAS MÉTRICAS PERO PUEDEN ALCANZAR PESOS MAYORES POR MEDIO EL LASTRADO. EL ESPESOR SUELTO A COMPACTAR, SE PUEDE DETERMINAR DEL MISMO MODO INDICADO ANTERIORMENTE, ES DECIR, EL PESO TOTAL EN TONELADAS MÁS 25% DE ESE PESO EN TONELADAS EXPRESADO EN CMS.RODILLOS VIBRATORIOS: EXISTEN DE VARIAS CLASES CON RUEDAS METÁLICAS O CON LLANTAS NEUMÁTICAS Y ADEMÁS, LOS HAY CON AUTOPROPULSIÓN O DE REMOLQUE. EL RODILLO VIBRA A FRECUENCIA RELATIVAMENTE BAJA MEDIANTE LA ACCIÓN DE UN MOTOR INDEPENDIENTE, ESTE TIPO DE EQUIPO PRODUCE UNA COMPACTACIÓN MUY BUENA EN MATERIALES ARENOSOS.

RODILLO VIBRATORIO

RENDIMIENTO DEL EQUIPO DE COMPACTACIÓNLA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PUEDE SER COMPACTADO POR UN DETERMINADO RODILLO SE PUEDE DETERMINAR DE UNA MANERA APROXIMADA POR LA FORMULA:

R = V * E * D * A x 1000 NDonde:R = metros cúbicos de material suelto compactado en una hora.V = velocidad, en kilómetros por hora, de la maquina que compacta.E = eficiencia de la operación, aproximadamente 0.83.D = profundidad, en metros, de la capa de material suelto.A = ancho efectivo del rodillo compactador, en metros.N = número de pasadas necesarias para compactar.Ejemplo:

EL CÁLCULO PUEDE HACERSE EN METROS CÚBICOS O METROS CUADRADOS DE SUPERFICIE COMPACTADA.

LA CANTIDAD DE METROS CÚBICOS DE MATERIAL SUELTO QUE UN RODILLO PUEDE COMPACTAR POR HORA, PUEDE CALCULARSE:

R = E x 60 x V x A x H NDonde:R = m3 de material suelto por horaE = factor de eficiencia de trabajoV = velocidad de recorrido en metros por minutoA = ancho efectivo del rodillo, en metros.H = espesor de la capa de material suelto en mts.N = número de pasadas del rodillo.60 = minutos de una hora.

ASIMISMO LA CAPACIDAD EN METROS CUADRADOS QUE SE PUEDE COMPACTAR POR HORA, PUEDE DETERMINARSE POR LA FORMULA:

R = 60 x V x A x E N

Donde:R = en metros cuadrados por horaE = factor de eficiencia de trabajoV = velocidad de recorrido en metros por minutoA = ancho efectivo del rodillo en metrosN = número de pasadas

PARA RAPIDEZ DE LOS CÁLCULOS PUEDE CONSIDERARSE LOS FACTORES DE EFICIENCIA DE TRABAJO (E):PARA RODILLOS MOTORIZADOS E = 0.80PARA RODILLOS TRACTADOS E = 0.70 PROBLEMA:

RECOMENDACIONES PARA OPTIMIZAR LOS RENDIMIENTOS

ESPESOR DE LA CAPA DE MATERIAL SUELTO: EL ESPESOR DE LA CAPA DE MATERIAL SUELTO DE CADA TIPO QUE PUEDE SER COMPACTADO POR UN RODILLO, DEBE SER FIJADO EN CADA TRABAJO MEDIANTE PRUEBAS DE LABORATORIO. PERO ESTAS INDICACIONES SERVIRÁN DE ORIENTACIÓN, PARA UN RODILLO PATA DE CABRA LA CAPA DE MATERIAL SUELTO NO DEBE SER MAYOR DE 23 CMS. PARA RODILLO DE 03 RUEDAS, TANDEM O METÁLICOS, EL ESPESOR DE LA CAPA DE MATERIAL SUELTO NO DEBE SER DE 15 CMS Y EL ESPESOR CAPA ASFALTCA NO MAYOR DE 10 CMS.

NÚMERO DE PASADAS: ALGUNAS INDICACIONES COMO ORIENTACIÓN: CON EL MÁXIMO CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS SUELOS, LOS RODILLOS PATA DE CABRA COMPACTAN UNA CAPA DE MATERIAL SUELTO DE 23 CMS AL 95% DE COMPACTACIÓN EN 10 O 12 PASADAS LA VELOCIDAD DE OPERACIÓN DE ESTE RODILLO ES DE 3.8 A 5.6 KM/H.CON EL CONTENIDO ÓPTIMO DE HUMEDAD DE LOS SUELOS , UN RODILLO DE 03 RUEDAS DE 10 TNS COMPACTA UNA CAPA DE MATERIAL SUELTO DE 10 CMS DE ESPESOR A 75% EN 03 PASADAS, LA VELOCIDAD DE OPERACIÓN ES DE 3.2 A 4.5 KM/H.CON EL CONTENIDO ÓPTIMO DE HUMEDAD DE LOS SUELOS UN RODILLO TANDEM COMPACTA UNA CAPA DE MATERIAL SUELTO DE 10 CMS DE ESPESOR AL 75% DE COMPACTACIÓN EN 2 0 4 PASADAS.PASADAS “MONTADAS” (TRASLAPE): CADA PASADA DE UN RODILLO DEBE MONTAR LA PASADA ANTERIOR MAS O MENOS 30 CMS, CON ESTO SE OBTIENE LA SEGURIDAD DE QUE NO SE HAN QUEDADO FAJAS SIN COMPACTAR EN LOS RELLENOS DE PAVIMENTOS.PESO ADICIONAL: LOS CILINDROS DE LOS RODILLOS TIENE TAPONES EN LOS CUALES SE PUEDE LLENAR AGUA, OTROS LÍQUIDOS O ARENA, PARA AUMENTAR SU PESO.SE DEBE TRABAJAR DE LA CUNETA HACIA EL CENTRO: CUANDO SE RODILLA SUPERFICIES SE RECOMIENDA RODILLAR DE LAS CUNETAS HACIA EL CENTRO, A FIN DE PODER CONTROLAR QUE TODA LA SECCION

TRANSVERSAL HA QUEDADO COMPACTADA .VUELTAS: LOS RODILLOS NO DEBEN DAR VUELTAS EN LA SUPERFICIE QUE SE TRATA DE COMPACTAR, SINO CUANDO SEA ABSOLUTAMENTE NECESARIO Y ESAS VUELTAS DEBEN HACERSE LENTAMENTE.COMPACTACIÓN DE LA SUPERFICIE: UN RODILLO PATA DE CABRA DEJA SIN COMPACTAR DE 3 A 5 CMS DE MATERIAL SUELTO SOBRE UN RELLENO, EN ESTE CASO, LO MÁS INDICADO SERÁ UTILIZAR UN RODILLO NEUMÁTICO.

MÉTODOS PARA MEDIR LA COMPACTACIÓN

LOS TRABAJOS DE COMPACTACIÓN SE HA MEDIDO TRADICIONALMENTE MEDIANTE DETERMINACIONES DEL CONTENIDO DE HUMEDAD Y DEL PESO VOLUMÉTRICO SECO Y SU COMPARACIÓN CON UN PATRON DE LABORATORIO (PROCTOR ESTANDAR O PROCTOR MODIFICADO), SIN EMBARGO DEBIDO A QUE LAS CARACTERÍSTICAS DE UN SUELO COMPACTADO NO DEPENDEN SOLAMENTE DEL TIPO DE SUELO Y SU CONTENIDO DE HUMEDAD, SINO TAMBIEN DE LA ENERGIA DE COMPACTACIÓN, LO CUAL TRAE DISTORSIONES MUCHAS VECES IMPORTANTES.

CONTROL DE DENSIDADCONSISTE EN MEDIR LA DENSIDAD IN SITU, ASÍ COMO LA HUMEDAD Y DETERMINAR A PARTIR DE ELLAS LA DENSIDAD SECA, QUE LUEGO ES COMPARADA CON UNA MÁXIMA DENSIDAD SECA TEÓRICA PARA DETERMINAR EL PORCENTAJE DE COMPACTACIÓN.TODOS LOS MÉTODOS PARA DETERMINAR LA DENSIDAD ESTÁN ESTANDARIZÁDOS PÒR ASTM:MÉTODO DEL CONO DE ARENA (AST; D 1556-82)MÉTODO DEL VOLÚMETRO (ASTM D 2167-77)MÉTODOS NUCLEARES (ASTM D 2922-81 Y D 3017-78)MÉTODO DEL CONO Y ARENAES EL MÁS UTILIZADO CONSISTE:SE EXCAVA UN AGUJERO DE 10 A 15 CMS DE DIÁMETRO, A LA MISMA PROFUNDIDAD DE LA CAPA POR PROBAR.EL MATERIAL EXCAVADO ES CUIDADOSAMENTE RECOGIDO Y PESADO. SE SECA PARA DETERMINAR HUMEDAD Y EL PESO VOLUMÉTRICO SECO.EL VÓLUMEN DEL AGUJERO ES MEDIDO. EL MÉTODO USADO CONSISTE EN LLENARLO CON UNA ARENA DE PESO VOLUMÉTRICO CONSTANTE QUE SE TIENE EN UN RECIPIENTE GRADUADO.CONOCIDOS EL PESO SECO DE LA MUESTRA Y EL VOLUMEN DEL AGUJERO, SE CALCULA EL PESO VOLUMÉTRICO DE LA MUESTRA, QUE DEBE SER IGUAL O MAYOR QUE EL PESO VOLUMÉTRICO SECO ESPECIFICO.

DENTRO DE ESTE GRUPO UN MÉTODO INGENIOSO DESARROLLADO POR EGGESTAD AL QUE DENOMINA COMPIMETRO EL CUAL ES APLICABLE A ARENAS E INCLUSO GRAVAS POBREMENTE GRADADAS DE HASTA 20 MM. EL PRINCIPIO SE BASA EN LA MEDICIÓN DEL BULBO SUPERFICIAL QUE SE FORMA AL HINCAR UN PISTON O PUNTA DENTRO DEL TERRENO. CUANTO MAYOR SEA LA DENSIDAD DEL MATERIAL, TANTO MÁS GRANDE SERÁ EL VOLUMEN DEL BULBO. DICHO VOLUMEN SE MIDE DEJANDO EL APARATO INICIALMENTE LLENO DE AGUA , PARA MEDIR LUEGO EL AGUA EXPULSADA POR EL ORIFICIO DE SALIDA AL HINCAR LA PUNTA DE DIMENSIONES ESTANDARIZADAS.EL VOLUMEN MEDIDO SE EXPRESA EN RELACIÓN CON EL VOLUMEN DE PISTON POR UN COCIENTE “R” , EL CUAL HA SIDO CALIBRADO CON LA DENSIDAD RELATIVA Y UN CIERTO PORCENTAJE DEL PROCTOR ESTANDAR O MODIFICADO. PRUEBAS DE LABORATORIORELACIÓN HUMEDAD DENSIDADPARA OBTENER UNA MAYOR DENSIDAD, NO SOLO SE REQUIERE DE UNA DETERMINADA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN, CON EQUIPOS APROPIADOS, SINO TAMBIÉN DEBE CONSIDERARSE EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL SUELO. UN SUELO SOBRESATURADO NO SE PUEDE COMPACTAR DEBIDO A QUE EL AGUA, QUE ES INCOMPRESIBLE, ESTÁ OCUPANDO LOS ESPACIOS VACÍOS EXISTENTES EN SU ESTRUCTURA.

A ESTA DENSIDAD MÁXIMA POSIBLE, QUE SE LOGRA CON UNA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN PREVIAMENTE DETERMINADA, SE LE DENOMINA DENSIDAD PRÓCTOR.EL ENSAYO PROCTOR CONSISTE EN COMPACTAR EL MATERIAL CONTENIDO EN UN MOLDE CILÍNDRICO DE DIMENSIONES ESTÁNDAR, POR MEDIO DE UNA MAZA, QUE SE DEJA CAER LIBREMENTE DESDE DETERMINADA ALTURA Y UN CIERTO Nº DE VECES. REALIZANDO EL ENSAYO CON EL MATERIAL Y DIFERENTES GRADOS DE HUMEDAD, Y DESPUÉS DE DESECAR, LOS RESULTADOS SE LLEVAN A UN GRÁFICO, OBTENIENDO UNA DENSIDAD MÁXIMA SECA PARA UNA HUMEDAD LLAMADA ÓPTIMA.HUMEDAD ÓPTIMALA HUMEDAD ÓPTIMA ES LA CANTIDAD DE AGUA NECESARIA PARA QUE UN SUELO ALCANCE SU DENSIDAD MÁXIMA. ESTA CANTIDAD DE AGUA ES EXACTA Y SE DEBE DETERMINAR EN EL LABORATORIO, POR MEDIO DE LAS PRUEBAS PRÓCTOR. LA CURVA ES UNA REPRESENTACIÓN DE LA VARIACIÓN DE LA DENSIDAD ANTE LOS DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD DEL SUELO.

PRUEBA DE PRÓCTOR ESTÁNDAR METODO ASSHOCONSISTE EN TOMAR UNA MUESTRA REPRESENTATIVA DEL SUELO DEL LUGAR DONDE SE REALIZA LA OBRA DE CONSTRUCCIÓN Y COLOCARLA EN UN RECIPIENTE DE 0,000008M3 (1/30 DE UN PIE CÚBICO) EN TRES CAPAS DE IGUAL ESPESOR. LUEGO CON UN PESO DE 2,5 KG QUE TIENE UN DIÁMETRO DE 50,8 MM, GOLPEARÁ UNAS 25 VECES LA MUESTRA DE SUELO COLOCADA EN EL INTERIOR DEL RECIPIENTE. ESTE PESO SE DEJARÁ CAER LIBREMENTE SOBRE LA MUESTRA A UNA ALTURA DE 305 MM

PRUEBA DE PRÓCTOR MODIFICADA METODO ASSHOLA PRUEBA DE PRÓCTOR MODIFICADA SE REALIZA DE MANERA SIMILAR, CON LA EXCEPCIÓN DE EMPLEARSE UN PESO DE 4,54 KG, PARA LOGRAR UNA MAYOR ENERGÍA DE COMPACTACIÓN, EL CUAL SE DEJA CAER DE UNA ALTURA DE 457 MM, 25 VECES. LA PRUEBA MODIFICADA SE EMPLEA NORMALMENTE EN MATERIALES NO COHESIVOS QUE POSEEN MAYOR RESISTENCIA AL CORTE, UTILIZADOS GENERALMENTE, PARA SOPORTAR CARGAS MÁS GRANDES

EL CBR DEL SUELO Y SU APLICACIÓN EN CARRETERAS, RESULTADOS QUE PUEDEN SER MODIFICADOS DE ACUERDO A LA PRUEBA REAL DE LABORATORIO DE ACUERDO AL TIPO DE SUELO:

Rangos (en %) Clasificación de suelos

100 a 80% Excelentes materiales para base

80 a 50% Buenos materiales para base

50 a 30% Buenos materiales para sub-base

30 a 20% Muy buenos materiales para subrasante

20 a 10% Buenos a regulares materiales para subrasante

10 a 5% Regulares materiales para subrasante

5% Aceptables materiales para subrasante

Menores a 5% Muy malos materiales para subrasante

Factores principales que influyen Factores principales que influyen en la compactación de un suelo en en la compactación de un suelo en

campocampo El numero de pasadas del rodillo El numero de pasadas del rodillo

compactador.compactador. El espesor o profundidad del suelo a El espesor o profundidad del suelo a

compactar.compactar. La presión de inflado en el caso de La presión de inflado en el caso de

rodillos neumaticos.rodillos neumaticos.

LAS DIECISEIS COMPETENCIAS REFERENCIALES   ( MC CAULEY - 1989)

4. Tener espíritu de decisión: actuar con rapidez, de forma apropiada y con precisión