VIAS DE TRANSPORTE
Ing Hugo Casso Valdivia
OBJETIVO :
APLICAR
LA
METODOLOGIA
DE
COMPACTACION
EN EL DISEÑO
PAVIMENTOS EN VIAS DE TRANSPORTE.
LA
DE
COMPACTACIÓN
PROCESO 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 SUELOS
ES 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 EQUIPO
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO
LAS CARACTERÍSTICAS QUE SE PRETENDE MEJORAR CON LA COMPACTACIÓN
SON:
RESISTENCIA
COMPRESIBILIDAD
RELACIÓN ESFUERZO-DEFORMACIÓN
PEMEABILIDAD
FLEXIBILIDAD
RESISTENCIA A LA EROSIÓN
LAS 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 COMPACTACION
GRADO 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 DENSIDAD
ES 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 ……………. X
UNA CISTERNA CUBRE 200 M2 DE SUPERFICIE; ANCHO DE REGADERA 3MTS
VER EJEMPLO DE CALCULO DE AGUA
EQUIPO DE COMPACTACIÓN
EL EQUIPO DE COMPACTACIÓN PUEDE TRANSMITIR SU ENERGÍA AL SUELO
POR:
PRESIÓN
IMPACTO O AMASADO
VIBRACIÓN
MEDIANTE 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 METÁLICOS
ESTE 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 REJA
DISEÑADO 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 VIBRATORIO
FUNCIONAN 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 NEUMÁTICO
SON 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 CABRA
CONSISTE 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.
Material
Espesor de capa Pasadas
(plgs)
Tipo de compactador
Grava
8-12
3-5
Pisones vibratorios, liso vibratorio,
neumático, pata de cabra
Arena
8-10
3-5
Pisones vibratorios, liso vibratorio,
neumático, liso estático
Limo
6-8
4-8
Pisones
vibratorios,
neumático, pata de cabra
Arcilla
4-6
4-6
Pisones vibratorios, pisones, pata de
cabra
pisones,
CLASIFICACIÓN DE COMPACTADORES
LOS RODILLOS SE CLASIFICAN POR SU PESO Y FORMA:
De ruedas
Metálicas (de tres ruedas)
Neumáticas
Liso
Rodillos
De un cilindro (tractado)
Tandem de 2 ejes
Tandem de 3 ejes
De tambor
Pata de cabra
Carrillado
Vibratorio
RODILLO PARA DE CABRA
CONSISTE 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
M
LONGITUD DEL TAMBOR ……………………………………. 1.2
M
LONGITUD DE LAS PATAS ………………………………….. 0.18 M
DE LOS PESADOS, SUS CARACTERÍSTICAS SON:
DIÁMETRO DEL TAMBOR SIN LAS PATAS ……………… 1.5
M
LONGITUD DEL TAMBOR ……………………………………. 1.5
M
LONGITUD 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 /cm2
CON TAMBOR LLENO DE AGUA ………………… .de 17 a 34 kg/cm2
CON 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 LISOS
LAS 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 COMPACTACIÓN
LA 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
N
x 1000
Donde:
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
N
Donde:
R = m3 de material suelto por hora
E = factor de eficiencia de trabajo
V = velocidad de recorrido en metros por minuto
A = 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 hora
E = factor de eficiencia de trabajo
V = velocidad de recorrido en metros por minuto
A = ancho efectivo del rodillo en metros
N = número de pasadas
PARA RAPIDEZ DE LOS CÁLCULOS PUEDE CONSIDERARSE LOS FACTORES DE
EFICIENCIA DE TRABAJO (E):
PARA RODILLOS MOTORIZADOS
E = 0.80
PARA 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 DENSIDAD
CONSISTE 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 ARENA
ES 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 LABORATORIO
RELACIÓN HUMEDAD DENSIDAD
PARA 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 ÓPTIMA
LA 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 ASSHO
CONSISTE 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 ASSHO
LA 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
LAS DIECISEIS COMPETENCIAS REFERENCIALES
( MC CAULEY - 1989)
4. Tener espíritu de decisión: actuar con rapidez, de
forma apropiada y con precisión
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Compactación