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Por lo tanto el problema mas importante en lacompactación es elegir la maquina adecuada pare cadatrabajo. Para dicha elección tenemos hoy día unas ideasgenerales, consecuencia de ensayos prácticos mas o menosguiados por teorías, que nos permiten de entrada y a la vistade las principales características del material a compactar,decidir el tipo de maquinas mas id6neo.

Los factores principales que influye n en la capacidad decompactación de los suelos, son la composición granular y elcontenido de humedad. Dentro de la composición granular, lomas importante es el tamaño del grano, mucho mas —incluso— que la composición del mismo.

El contenido de humedad es el otro factor importante en lacompactación. Se determine el valor mas favorable medianteel ensayo Proctor, que nos da la relación entre el contenido dehumedad y la densidad del terraplén. Así vemos que ladensidad seca máxima crece con la energía de compactación.La humedad 6ptima depende de la energía utilizada parecompactar. El agua al actuar como lubricante de las partículasfacilita una mejor imbricación entre ellas, pero si hay excesode la misma, parte de la energía de compactación se pierde

en expulsar el agua, por lo que aparece 16gicamente laexistencia de un porcentaje 6ptimo, que es necesariodeterminar en cada caso. Ahora bien, como la correcci6n dehumedad de un material es difícil y costosa, conviene evitarla,siendo preferible utilizar energías de compactación elevadasque permitan conseguir densidades secas superiores en uncampo de humedades mas amplio.

Hay de todas formas suelos que presentan mas o menosdificultad de compactar. Entre los primeros están loscohesivos en general, los de granulometria uniforme, nocohesivos o débilmente cohesivos, con un coeficiente dedesigualdad pequeño, rocas ligeras y rocas pesadas. Entre lossuelos fáciles, tenemos las arenas bien graduadas nocohesivas o poco cohesivas a partir de un valor mediano decoeficiente de desigualdad, mezclas de arena y gravillas bien

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graduadas, no cohesivas o poco cohesivas con igualescoeficientes y, en general, todos los suelos no cohesivos oescasamente cohesivos aun con relativamente pequeñasdesigualdades de grano.

2. COMPACTACION.- Compactar es la operación previa, para aumentar laresistencia superficial de un terreno sobre el cual debaconstruirse una carretera y otra obra. Aplicando una cantidadde energía la cual es necesaria para producir unadisminución apreciable del volumen de hueco del material

utilizado.

2.1 COMPACTACION DEL SUELO

El suelo, como cualquier elemento natural, posee unequilibrio entre los diversos factores que lo influyen. Uncambio de este equilibrio puede provocar una alteraciónfísica, química o biológica. La compactación es la principalcausa de alteración del suelo.

Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactación:áreas con fuerte tránsito de vehículos y personas, y áreascercanas a lugares en construcción. Hay suelos con unatendencia más o menos acentuada a la compactación, enfunción de la composición, estructura y contenido dehumedad. Las constructoras a menudo trabajan conmaquinarias muy pesadas, sin delimitar la zona en la que seencuentran y se plantarán árboles. Se desconocen cual es lasuperficie que abarca el aparato radical, así como, se ignoranlos efectos derivados de la compactación y dificultad que seencuentran para intentar resolverlo..

2.1. CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION DE LOSSUELOS.-

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La compactación de los suelos se produce por lareorientación de las partículas o por la distorsión de laspartículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo lacompactación ocurre mayormente por la reorientación de losgranos para formar una estructura mas densa. La presiónestática no es muy efectiva en este proceso porque los granosse acuñan unos contra otros y resisten el movimiento.

Si los granos se pueden liberar momentáneamente, laspresiones, aun las ligeras, son efectivas para forzarlos aformar una distribución mas compacta. El agua que fluyetambién reduce el rozamiento entre las partículas y hace masfácil la compactación, sin embargo el agua en los porostambién impide que las partículas tomen una distribución mascompacta. Por esta razón la corriente de agua sólo se usa

para ayudar a la compactación, cuando el suelo es de granostan gruesos que el agua abandona los poros o huecosrápidamente

En los suelos cohesivos la compactación se produce por lareorientación y por la distorsión de los granos y sus capasabsorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea losuficientemente grande para vencer la resistencia decohesión por las fuerzas entre las partículas.

Para lograr una compactación eficiente en los suelos nocohesivos se requiere una fuerza moderada aplicada en unaamplia área, o choque y vibración. La compactación eficienteen los suelos cohesivos requiere presiones mas altas para lossuelos secos que para los húmedos, pero el tamaño del áreacargada no es critico. La eficiencia se mejora aumentando lapresión durante la compactación a medida que el pesoespecifico y la resistencia aumenta.

2.2. TEORÍA DE LA COMPACTACIÓN.-

Desde tiempos pre-hitoricos los constructores han

reconocido el valor de la compactación del suelo para producir

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masas fuertes, libres de asentamiento y resistentes al agua.Por más de 2000 años la tierra ha sido aprisionada conmaderos pesados, por las pisadas del ganado o compactadapor cilindros o rodillos, pero el costo de este trabajo bruto eramayor, en muchos casos, que el valor de la compactación. Porotro lado, si la tierra se descarga meramente en el lugar, y nose compacta, frecuentemente falla por efecto de las cargas ycontinúa asentándose por décadas. Fue R. R. Proctor quienindicó el camino de la compactación efectiva a bajo costo.

La compactación o reducción de la relación de vacíos seproduce de varias maneras: reordenación de las partículas,fractura de los granos o de las ligaduras entre ellos seguidapor reordenación y la flexión o distorsión de las partículas y

sus capas absorbidas. La energía que se gasta en esteproceso es suministrada por el esfuerzo de compactación dela máquina de compactar. La eficacia de la energía gastadadepende del tipo de partículas que componen el suelo y de lamanera como se aplica el esfuerzo de compactación.

2.3. OBJETIVOS DE LA COMPACTACION.-

Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para unacarretera, un terraplén para una presa, un soporte de unaedificación o la subrasante de un pavimento, debe llenarciertos requisitos:

1) Debe tener suficiente resistencia para soportar conseguridad su propio peso y el de la estructura o lascargas de las ruedas.

2) No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de lacarga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta.

3) N o debe ni retraerse ni expanderse excesivamente.4) Debe conservar siempre su resistencia e

imcompresibilidad.5) Debe tener la permeabilidad apropiada o las

características de drenaje para su función.

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2.4. PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO.-

La compactación se define como un proceso mecánicomediante el cual se logra la densificación del suelo alreducirse los espacios vacíos por la expulsión de parte del airecontenido en ellos a través de la aplicación de unadeterminada carga. No todo el aire puede ser expulsadodurante este proceso por lo que el suelo se consideraparcialmente saturado. Este proceso, para obtener un mejorresultado, implica el uso de las distintas que se nombran acontinuación:

2.4.1. CLASIFICACION DE LAS MAQUINAS DE COMPACTACION.-

Tras estas ideas generales sobre compactaci6n, voy a pasarahora a clasificar las maquinas compactadoras según susdiferentes principios de trabajo:

1.- Por presión estática.2.- Por impacto.3.- Por vibraci6n.

Las primeras trabajan fundamentalmente mediante unaelevada presión estática que debido a la fricción interna de lossuelos, tienen un efecto de compactaci6n limitado, sobre todoen terrenos granulares donde un aumento de la presión

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normal repercute en el aumento de las fuerzas de friccióninternas, efectuándose únicamente un encantamiento de losgruesos.

Las segundas, de impacto, trabajan únicamente según elprincipio de que un cuerpo que choca contra una superficie,produce una onda de presión que se propaga hasta unamayor profundidad de acción que una presión estática,comunicando a su vez a las partículas una energía oscilatoriaque produce un movimiento de las mismas.

Las ultimas, o sea, las de vibraci6n, trabajan mediante unarápida sucesión de impactos contra la superficie del terreno,propagando hacia abajo trenes de ondas, de presión que

producen en las partículas movimientos oscilatorios,eliminando la fricción interna de las mismas que se acoplanentre si fácilmente y alcanzan densidades elevadas. Es pues,un efecto de ordenación en que los granos mas pequeñosrellenan los huecos que quedan entre los mayores. Por lotanto, ya vemos que según sea el material, capaz de serordenado o no, este sistema de compactación por vibración,será mas o menos efectivo.

Según propia experiencia y a titulo orientativo voy a irhablando a continuación de los diversos tipos de maquinas,con expresión mas o menos concreta de los trabajos decompactación que a cada una de ellas se les debeencomendar.

2.4.1.1. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESION ESTATICA:

—Apisonadoras clásicas de rodillos lisos.—Rodillos patas de cabra.—Compactadores de ruedas neumáticas.

APISONADORAS CLASICAS DE RODILLOS LISOS.-

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En estas apisonadoras la característica mas importante esla preside que ejercen sobre el terreno. Se considera un áreade contacto en función del diámetro de los rodillos, peso de lamaquina y tipo de suelo, a través del cual se transmite lapreside estática.

Estas maquinas, aunque muy empleadas, la verdad es quesu efecto de compactación alcanza muy poca profundidad ensuelos coherentes. En los no coherentes, causan desgarros enla superficie, transversales a la dirección de la marcha,destruyendo de esta manera parte de su propio trabajo. Sinembargo son útiles pare el <<planchado,, de macadam ysellado de superficies regadas con emulsiones asfálticas. Suutilización máxima la tienen hoy día en las primeras pasadas

de compactación de aglomerados asfálticos.

Nosotros hemos combinado los triciclos de 16 Tm. con lostamaños de 10 Tm. siendo suficientes para compactar concuatro a seis pasadas capes de 1~9 centímetros. Para que nose adhiera la mezcla asfáltica van provistas de depósitos deagua que mojan constantemente los rodillos.

La pericia del maquinista es muy importante, sobre todo,

pare borrar sus propias huellas y no <<enrollar, el materialdelante de los rodillos, para lo cualhay que esperar a que la mezcla se enfríe algo y alcance latemperatura adecuada.

RODILLOS DE <<PATAS DE CABRA>>.-

Estos Compactadores concentran su peso sobre la pequeñasuperficie de las puntas tronco cónicas solidarias al rodillo,ejerciendo por lo tanto unas presiones estáticas muy grandesen los puntos en que las mencionadas partes penetran en elsuelo. Conforme se van dando pasadas y el material secompacta, dichas partes profundizan cada vez menos en el

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terreno, llegando un momento en que no se aprecia mejoraalguna, pues la superficie, en una profundidad de unos 6centímetros siempre quedara distorsionada. Al pasar lamaquina sobre la nueva tongada de material se compactaperfectamente esa superficie distorsionada de la capeanterior.

Este tipo de compactador trabaja bien con sueloscoherentes, sin piedras, en capes de 20 cm. Con humedadadecuada, se consiguen resultados satisfactorios en unas 8/10pasadas. Debido a su alta preside especifica (15/30 kg/cm2) ya los efectos de amasado que producen las partes, compactanbien los suelos altamente plásticos, con poco contenido deagua e incluso pobres de aire y de vacíos.

Como se trata de una maquina muy sencilla y robusta, elrendimiento que se obtiene es francamente bueno.

Los pesos de estos Compactadores utilizados por nosotrososcilan entre 1.000 y 8.000 kg., pudiendo acoplarse enparalelo o en también varias unidades pare obtener mejoresrendimientos.

Existen varios tipos de compactador fundados en el mismoprincipio, con los que se consiguen también presionesespecificas altas, s61O con modificar lassuperficies de contacto tales como rejas, trenes de ruedaspequeñas, etc.

COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS.-

Estas maquinas trabajan principalmente por el efecto de lapresión estática que producen debido a su peso, pero hay unsegundo efecto, debido al modo de transmitir esta preside por

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los neumáticos que tiene singular importancia. Las superficiesde contacto de un neumático dependen de la carga que so.porte y de la preside a que este inflado, pero la presión quetransmite al suelo el neumático a través de la superficieelíptica de contacto no es uniforme. Por lo tanto y paresimplificar el problema se emplea el termino <<presiónmedia>> de contacto que se obtiene dividiendo la cargasobre cada rueda por la superficie de contacto. Estassuperficies de contacto se obtienen pare las diferentespresiones de inflado y cargas sobre rueda, marcando lashuellas de contacto sobre una place de acero con elneumático en posición estática.

Es norma general esperar una presión del orden del 90 %

de la preside en la superficie a profundidades de 70 cm. yactuando en un ancho de unos 2/3 del ancho de la huella delneumático. Esto obliga a las maquinas compactadoras deestos tipos a procurar un cierto solape entre las huellas de losneumáticos delanteros y traseros.

Un compactador de neumáticos inflado a poca preside daunas superficies de contacto cóncavas y en los bordes delneumático, en los que la cubierta recibe el apoyo estructural

de los laterales aparecen unas presiones horizontalesadicionales que ayudan a l asentamiento de las partículas y asu mezclado.Los neumáticos pare Compactadores deben ser de banda derodadura ancha y lisa y capaces de ejercer una preside mediade contacto entre 60 y 9() p.s.i. uniformemente sobre lasuperficie de contacto ajustando lastre y preside de inflado.

COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICASAUTOPROPULSADAS.-

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Equipados, generalmente, con dos ejes, con pesosnormales entre 9 y 15 toneladas y con 8 hasta 13 neumáticos,son apropiados pare suelos coherentes de granulado fino yarenas y graves bien graduadas. Los que conocemos por<<13 ruedas>>, son específicos para cerrar los aglomeradosasfálticos.

Son maquinas complicadas que exigen entretenimientocuidadoso; la altura de tongadas suele variar de 15 a 20 cm.,y requieren 8/12 pasadas. Su velocidad de trabajo oscila sobrelos 3 km./in.

COMPACTADORES CON RUEDAS NEUMATICAS REMOLCADOS.-

Por lo general poseen un solo eje y pocos neumáticos, conpesos de trabajo hasta de 200 Tm. Son apropiados pareterrenos coherentes, margas, zahorras, etc., influyendo pocolos grandes tamaños de piedra. Estas maquinas son muysencillas y no requieren mas cuidado que el vigilar laspresiones de los neumáticos. Los grandes Compactadores de

este tipo hay que arrastrarlos con bulldozers de grandespotencies y por lo tanto requieren pare su buena utilizacióngrandes áreas de trabajo.

Hemos compactado bien zonas, algo cohesivas en capas de30 a 40 cm. en 6 u 8 pasadas con un compacto de 100 Tm.,arrastrado por un D-8.

Naturalmente, que cualquier maquina o vehículo, en elsentido mas amplio del concepto de compactación, se puedeconsiderar un compactador por presión estática, ya que supeso actuando a través del área de contacto de suselementos de soporte, produce una preside sobre el terreno ycomo tal un efecto de consolidación.

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En este sentido, las propias maquinas pare el movimientode sierras ejecutan un trabajo de compactación que enmuchos caves puede ser importante.

Normalmente el material de relleno es transportado conequipos pesados, precisamente circulando por encima de lospropios terraplenes en ejecución. Estas maquinas transmitencargas considerables al terreno y en consecuencia actúancomo Compactadores. Como esta maquina suele ir equipadacon ruedas neumáticas su efecto es similar al que produce losCompactadores neumáticos. Sin embargo, cuando sin verternuevas sierras hay puntos donde el trafico del transporte eselevado, se observan destrucciones mas o menos profundas ylocalizadas Hemos podido comprobar que estas destrucciones

se producir de dos formas muy diferentes:

a) Cuando el terraplén que servia de camino estaba con pocahumedad, la destrucción era superficial, por un efecto dedesgaste, con la consiguiente formaci6n de polvo y avance dela destrucción de arriba hacia abajo, iniciándose la formaci6nde baches, lo que hacia aumentar mas, por el impacto, lavelocidad de desgaste.

b) Si el terraplén, por el contrario, tenia exceso de humedad,antes de notarse exteriormente ninguna señal de destrucción,cambiaba el color pasando a mas húmedo. El paso de losvehículos produzca una deformación elástica que cesaba unavez que había pasado la carga. Y el final era la destrucción dezonas localizadas en una profundidad que, a veces llegaba a25 6 30 cm.

Aparentemente la destrucción era simultanea en toda laaltura. Este fenómeno que se produce normalmente al circularcamiones pesados sobre suelos coherentes y ligeramentecoherentes, llega a ser muy importante si las maquinasempleadas son traíllas rápidas con capacidades de cargaentre 8 y 10 m3. El repetido paso de las mismas produce unasupercompactación alcanzando la sierra su saturación. Alcontinuar la aplicación de estas cargas exteriores, el agua

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busca su salida que normalmente resulta mas fácil en sentidohorizontal. Este movimiento horizontal del agua intersticial,produce una exfoliación del terraplén en capes depequeñísimo espesor, que una vez iniciada su destrucción sedisgregan rápidamente.

En la construcción de los terraplenes de la Base Aéreahispanoamericana de Valenzuela, en Zaragoza, tuvimos estetipo de problema. La maquinaria empleada eran traíllasrápidas de 10 yardas cubicas y los terraplenes se formabancon unas zahorras calizas (caliches). Estas traíllas alcanzabanvelocidades superiores a los 80 km./in. y con el repetidotrasiego sobre zonas determinadas, producían importantesdeterioros que alcanzaban 30 y 40 cm. de profundidad. Este

problema se solucion6 escarificando casi constantemente lacape superior de las tongadas con una motoniveladora ya quede este modo se favorecía la evaporación natural del aguaintersticial sobrante.

2.4.1.2. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO.-

Vamos a considerar ahora algunas maquinas decompactación que trabajan según el principio de impacto:

—Placas de caída libre.

— Pisones de explosión.

PLACAS DE CAIDA LIBRE.-

Se trata de unas places de hierro de superficie de contactolisa de 0,5 m2, de forma rectangular y con un peso que oscilaentre las 2 y 3 Tm., las cuales se eleven mediante cableshasta una altura de 1,5 a 2 m. sobre el suelo y se les dejacaer libremente sobre el mismo. Para ello se necesita unamaquina adicional tal como una excavadora, grúa, etc.

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La preside de contacto que produce la caída es muy alta ycomprime en combinación con una cierta sacudida hasta lossuelos pesados, rocosos. Es únicamente en la compactaciónde roca donde puede ser interesante.

PISONES DE EXPLOSION.-

Este tipo de maquina se levanta del suelo debido a laexplosión de su motor, que por reacción contra el mismoproduce la suficiente fuerza ascendente pare elevar toda ellaunos 20 cm. Al caer ejerce un segundo efecto compactador

dependiente de su peso y altura de elevación.

Estos pisones son muy apropiados pare suelos coherentes,aunque también den resultado con otra clase de materiales.Son muy buenos pare la compactación de zanjas, bordes deterraplenes, cimientos de edificios, etc. La habilidad deloperador es decisivo en el rendimiento y calidad del trabajo.Los pisones grandes, de 500 a 1.000 kg., 11egan a compactarincluso tongadas de unos 30 centímetros de espesor en 4 ó 6

pasadas.Estas maquinas, sin embargo, tienen un defecto grave y es

el elevado numero de horas de avería por hora útil de trabajo.

2.4.1.3. MAQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACION.-

—Placas vibrantes.

—Rodillos vibratorios.

Hoy día es quizá la maquina mas utilizada. En los últimosanos ha sido tal _I numero de tipos y marcas disponibles en elmercado, que casi resulta materialmente imposibleconocerlas todas. Se han empleado en la compactación detoda clase de suelos sin distinción: bases granulares

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artificiales, sub-bases naturales, suelo-cementos, rellenosrocosos, asfaltos, arcillas, arenas, etc., y naturalmente, eléxito ha sido variable.

Hay que considerar primordialmente los efectos deresonancia. Esta es función, por una parte, de la composicióno tipo del terreno, contenido de humedad del mismo, etc., ypor otra, del propio vibrador. Es decir, que lo importante es laadecuación de frecuencia de resonancia del suelo y de lamesa del vibrador.

Hay un rango de resonancias suelo-vibrador pare las cualesel efecto de ordenación granular y en consecuencia lacompactación da mejores resultados.

Hace siete años, como la industria nacional no construía este tipo de maquinaria y la importación era dificultosa ,tuvimos que ingeniarnos la pare construir rodillos vibratoriosvitales pare nuestras obras; las características principales deaquellos Bran: 3.000 kg. de peso propio, remolcados y contransmisión de fuerza desde el tractor de arrastre.

Diversos ensayos efectuados con los prototipos en Zaragoza

nos marcaron una serie de criterios que después hemos vistoconfirmados en nuestras obras, trabajando no s6lo connuestros vibradores. sino con los diversos tipos fabricados yapor las cases especializadas.

Vimos entonces que la amplitud y la frecuencia de lavibración influían grandemente en los rendimientos. Para cadatipo de suelo y el mismo contenido de humedad, existían parela misma maquina unas amplitudes y frecuencias con las quese obtenían mejores resultados. En general, observamos quematerial es con cierto contenido de arcilla compactabanmejor con frecuencias bajas y amplitudes altas. Tambiénresult6 claro que materiales granulares no cohesivos biengraduados compactaban mucho mejor con frecuencias altas yamplitudes bajas. De estos hechos sacamos la consecuenciade que en una buena maquina vibratoria debía de poderse

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modificar la frecuencia y la amplitud de vibración de unamanera fácil, al objeto de poder elegir en cada cave —a lavista de los materiales a compactar— los valvis mas id6neos.La variación de frecuencia nosotros la conseguimos con unacaja de cambios, que unida a la del tractor, variaba de 1.000 a1.800 r.p.m. La velocidad de giro del eje excéntrico. Paravariar la amplitud, aumentábamos o disminuíamos loscontrapesos excéntricos, así como también la preside de losneumáticos soporte del eje excéntrico.

Otra característica que hay que tener en cuenta con lasmaquinas vibratorias es la de su peso estético, ya que elefecto vibratorio sobre el suelo es función del peso estático dela maquina y del movimiento vertical y horizontal. En el

esquema de la pagina siguiente se ve claramente la influenciade ambas fuerzas:

Sea P el peso estático del vibrador y F la fuerza dinámicageneradora de la vibración. Al comienzo de la I a vuelta de lasmesas de vibración, las dos fuerzas P y F se sumanproduciendo una fuerza aplicada sobre el terreno P + F. Alcontinuar girando las masas alcanzan una 2.a posición,horizontal y paralela al suelo, de forma que la fuerza F tiende

a impulsar el apisonado, transmitiendo al terreno unas fuerzashorizontales muy importantes. En este cave la fuerza verticales igual a P. En la posición siguiente las masas están creandola fuerza F en oposici6n vertical a P y la fuerza sobre el sueloserá P-F. Como generalmente F > P. la fuerza real sobre elsuelo será cero, habiéndose elevado realmente la maquinasobre el mismo

COMPOSICIÓN DE FUERZAS EN UNA COMPACTACIÓNVIBRATORIA.-

La cuarta posición de las mesas, da un estado de fuerzassimétrico al de la 2.a y de similares consecuencias. Cuandolas mesas vuelven a la posición se obtiene un efecto claro depercusión sobre el suelo con la fuerza P + F como resultante.Dependerá de la velocidad de traslación de la maquina

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compactador el numero de impactos por metro lineal deterreno recorrido. Por esta raz6n resulta muy importante lavelocidad de avance de los vibradores.

Hasta aquí no he hablado en absoluto del espesor de lastongadas mas conveniente pare este tipo de Compactadores.Nuestra experiencia de varios anos compactan do todo tipo demateriales con diversas clases de maquinas vibratorias endiferentes obras, me permiten insinuar que el problema delespesor de la tongada no depende sólo de la maquina y delmaterial a compactar, sino de las propias característicastécnicas y económicas de la obra. Es evidente que con uncompactador de 8 a 10 Tm. de peso propio, con efectosdinámicos de 80 a mas Tm., se pueden compactar en 4 ó 6

pasadas, tongadas de 80 a 100 cm. de material granular biengraduado, no cohesivo.

Sin embargo, hay pocas obras en las que el pliego decondiciones admita tongadas de eves espesores por razonestécnicas muy estimables. En eves caves, es 16gico que hayaque ir a maquinas mas pequeñas y como consecuencia aespesores menores.

PLACAS VIBRANTES.- Consisten en una plancha base que produce un golpeteo en

sentido vertical, debido al movimiento giratorio de un platoexcéntrico accionado por un motor. Las fuerzas vibratoriasengendradas son mayores que el peso de la maquina y por lotanto la maquina se levanta del suelo en cada ciclo derotación del plato excéntrico, como ya se extlic6anteriormente. El movimiento de traslación se consigueutilizando parte de la energía de vibración según lacomponente horizontal.

Hay places vibrantes con alta frecuencia ( > 40 c/seg.), quefuncionan muy bien con suelos cohesivos, arenas y graves,pero la cape superior de unos 5 cm. de espesor quedaremovida por efecto de las vibraciones sin sobrecarga.

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Las places con frecuencias bajas ( < 30 c/seg.) disminuyeneste efecto de superficie y sin embargo en las capesprofundas producen buenos resultados en suelos algocohesivos.

Estas maquinas son útiles pare trabajos pequeños, talescomo relleno de zanjas, arcenes, paseos, etcétera. Sinembargo, se pueden unir 2, 3 6 mas vibradores de place enparalelo y obtener de esta manera una poderosa maquina decompactación.

Hemos compactado terrenos naturales poco cohesivos(grave arenosa) en tongadas de 15 a 20 cm. con bandejas

vibratorias de unos 600 kg. con buenos rendimientos.

También se pueden montar sobre vehículos de orugas unaserie de places vibratorias con la ventaja de que no gastanenergía en el movimiento de traslación y al ser la marcha delvehículo mas regular y en ambos sentidos se obtienenmejores rendimientos.

RODILLOS VIBRATORIOS AUTOPROPULSADOS.-

Son maquinas que precisamente por su condición están unpoco entre las apisonadoras estáticas clásicas y el rodillovibratorio remolcado. Para algunos trabajos en que lamaniobrabilidad es importante o bien que se requierapreviamente a la vibración un <<planchado>>, son muyútiles. Su empleo esta indicado en los suelos granulares biengraduados sobre todo cuando los tajos son estrechos y nopermiten alar la vuelta fácilmente a los rodillos remolcados.

Tienen el inconveniente , desde el punto de vista demaquinaria, de que son bastante mas complicados, requierenmas entretenimiento y por ultimo, al tener que ir los

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maquinistas vibrando sobre la maquina, estos suelenarreglárselas pare que esta vibre lo menos posible enfrecuencia y tiempo, con el consiguiente empeoramiento delrendimiento. También suelen aparecer problemas deadherencia entre las ruedas motrices y el suelo cuando sucontenido de humedad es elevado o se presentan pendientesfuertes. .

Con maquinas de peso propio de 4 Tm. hemos compactadoen 8 6 10 pasadas tongadas de 15 cm. de bases granularesartificiales en obras de carreteras. Las empleamos con buenéxito en la compactación de los arcenes una vez extendido elhormigón asfáltico en el centro de la explanación por la facetaantes apuntada de no presenten problemas al <<dar la

vuelta,,, ya que trabaja correctamente en ambos sentidos.

Estas maquinas en su versión pesada (sobre 8 Tm.) dondeverdaderamente tienen una aplicación interesante es en lacompactación de hormigones asfálticos, ya que permiten alarprimero unas pasadas sin vibrar pare consolidar la cape yluego terminar de obtener con vibración la densidad exigida.

Yo he presenciado ensayos en este sentido con capes de 8

cm. de aglomerado en caliente, de granulometria cerrada, conresultados muy satisfactorios. Con dos pasadas sin vibrar yposteriormente cuatro con vibración, se consiguierondensidades in situ por encima de las exigidas.

Las temperaturas del material que compact6 el rodillofueron sobre 130° C, cuando se pas6 sin vibraci6n y sobre 105° C, cuando se pas6 vibrando. Las ultimas pasadas de selladolas daban con un compacto de 13 ruedas, neumático, lastradocon 10 toneladas.

RODILLOS VTBRANTES REMOLCADOS.-

Forman hoy día la gama mas extensa de maquinas decompactación. Los hay desde diámetros y pesos casi ridículos,hasta diámetros de 2 metros y 10 toneladas, de peso propio.

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Para los inferiores a 1.000 kilogramos, se puede aplicar casitodo lo dicho referente a places vibratorias, con ventajas einconvenientes según la particularidad de cada tipo. Por lotanto no voy a decir nada mas sobre este punto.

La gama de los 3.000 a 5.000 kg. forman un tipo interesantede maquinas. Pueden ser con motor incorporado pare producirla vibraci6n o bien producir esta por medio de una transmisiónelástica a partir del toma fuerzas del tractor. Son muyapropiados para compactar arenas y graves no cohesivas oligeramente cohesivas, así como terrenos naturales rocosos,siempre que los fragmentos de roca sean pequeños. En sueloscoherentes no den buen resultado pues la vibración queproducir en las partículas, no suele ser suficiente para vencer

la cohesión existente entre ellas y como consecuencia suefecto sobre el material, es el puramente estático.

De este tipo de maquinas tenemos gran experiencia ypuedo asegurar que es la ideal para compactar zahorras,bases, sub-bases, suelo-cementos, etc. En capes de 20 6 30cm., entre 6 y hasta 10 pasadas y a velocidad de trabajoalrededor de los 20 metros por minuto, hemos obtenidobuenos rendimientos y magníficos resultados.

Suele ser una maquina sin problemas, con la que seconsigue trabajar turno tras turno sin otras paradas que laspropias pare su entretenimiento. El mayor cuidado hay queprestarlo en las que llevan motor incorporado, ya que por muybien aislado que se encuentre de la vibración propia de lamaquina, es imposible hacerla desaparecer totalmente. Losque no llevan motor incorporado suelen <<dar la lata>, conla transmisión elástica desde el tomafuerzas del tractor.COMPACTADORES VIBRATORIOS “PATAS DE CABRA”.-

Estos rodillos fueron construidos pensando encompactación de suelos coherentes y en particular en losterrenos arcillosos, pues al concentrar las fuerzas estáticas ydinámicas sobre áreas pequeñas, es mas fácil conseguir la

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energía necesaria y suficiente pare romper las fuerzas decohesión (de naturaleza capilar), entre sus partículas.

Las patas de estos rodillos producen una acción mezcladoray rompedora muy beneficiosa, sobre todo si el terreno no eshomogéneo. También favorecen la unión entre las diferentestongadas, pues al quedar la superficie de cada capedistorsionada, esta se compacta junto con la siguienteeliminando la tendencia hacia la laminación o separación deestas.

SUPERCOMPACTADORES PESADOS REMOLCADOS.-

Se refiere a los que poseen peso propio entre 8 y 10

toneladas. De ellos únicamente voy a decir que edemas depoder realizar el mismo trabajo que los de series anteriores,mas ligeras, pero en tongadas de mayor espesor, es tanespecialmente indicados pare la compactación de suelosrocosos no coherentes o ligeramente coherentes. Para lacompactación de roca, el espesor de la cape debe ser funcióndel tamaño máximo y del porcentaje de granos finos.

Hemos experimentado en nuestras obras que empleando

un compactador remolcado de 8,5 Tm., S.A.W. (ABG), lacompactación de zahorras algo cohesivas, es efectiva entongadas de un metro hasta las capes inferiores de la misma,donde se alcanzaron las densidades exigidas en 6-8 pasadas.La cara superior quedaba <<movida>> por efecto de unavibración secundaria que produce una resonancia en laspartículas de la cape superior del terreno. Naturalmente, esteefecto descompactador no alcanzaba mas que 5 6 10 cm. deespesor en la superficie y únicamente había que tenerlo encuenta, pare no considerar estos centímetros al sacar lasmuestras pare el Proctor. Al compactar la cape siguiente estos5 6 10 cm. quedaban convenientemente consolidados.

En una visita a una presa de escollera en Alemania, en lasproximidades de Nehein-Husten, concretamente enRonkhausen/Arnsberg, para observar el trabajo de

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compactación que efectuaba el contratista Busher y Sohn conrodillos vibratorios de 8,5 Tm., sobre material rocoso depizarras arcillosas.

En los comienzos de la obra prepararon una serie deensayos en el propio tajo pare determinar el espesor de lastongadas y numero de pasadas de compactacióncorrespondientes. Con las referidas maquinas y variando elnumero de pasadas, compactaron diversos espesores decape, determinando las densidades obtenidas haciendo hoyosde 2 X 2 X 2 aproximadamente y pesando el materialextraído. Luego colocaban un plástico pegado a las paredes yrellenaban el hueco con agua o arena que iban midiendohasta alcanzar la rasante del hoyo. De este modo

determinaban el volumen del hueco y con el median ladensidad obtenida en cada caso.

De este modo fijaron 80 centímetros de espesor de tongaday 6 pasadas de compactador. Estos eran los únicos controlesque se verificaban en la obra.

Este procedimiento de ensayar la maquina mas adecuada

en cada caso, incluso de terminando lo más cuidadosamenteposible el numero de pasadas, espesor de cape, humedadóptima en la practica, etc., es el único método realmenteeficaz pare elegir la maquina y sus circunstancias de trabajo.

3. PROPOSITOS Y METODOS PARA LA COMPACTACIONDE SUELOS.-

La estabilidad de mesas de suelos en su estado natural. Sise excavan tales mesas de suelos y se redepositan sin tomarun cuidado especial, la porosidad, permeabilidad ycompresibilidad de los mismos aumenta, mientras que sucapacidad pare resistir la erosión interna por efecto de venasde agua disminuye grandemente. Por ello, hasta en laantigüedad, se acostumbraba compactar los terraplenes quedebían actuar como cliques o malecones. No se hacían, sin

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embargo, esfuerzos especiales pare compactar los terraplenesviales, pues las calzadas eran suficientemente flexibles comopare no ser donadas por un asentamiento. Hasta trace poco,los terraplenes pare líneas ferroviarias eran tambiénconstruidos echando sierra suelta, que luego se dejabaasentar bajo su propio peso durante varios anos antes decolocar un balasto de alta calidad.

El asentamiento de los terraplenes sin compactación notrajo inconvenientes serios hasta que, después de iniciado elsiglo veinte, hizo su aparición el automóvil y, con su rápidodesarrollo, creo una demanda creciente de caminospavimentados. Poco tiempo después se hizo evidente que loscaminos de hormigón construidos sobre terraplenes no

compactados se rompían con cierta facilidad, y que lospavimentos flexibles de tipo superior tenían la tendencia adesnivelarse en exceso. La necesidad de evitar estosinconvenientes fomento el desarrollo de métodos decompactación que fuesen a la vez eficientes y económicos.Por su parte, un aumento simultaneo en la construcción decliques de sierra proveo un incentivo adicional, que coadyuvotambién a la corrección de dichos métodos de compactación.

Las investigaciones que se realizaron demostraron queningún método de compactación es igualmente adecuadopare todos los tipos de suelos. Además, el grado decompactación que alcanza un suelo dado, sometido a unprocedimiento de compactación también dado, depende engran parte del contenido de humedad del suelo. Lacompactación máxima se obtiene pare un cierto contenido dehumedad conocido como contenido optimo de humedad,mientras que el procedimiento utilizado pare mantener,durante la compactación, la humedad del terraplén cerca dela optima, se conoce como control de humedad.

En la actualidad, aun se tiene un conocimiento muyimperfecto acerca de las relaciones que existen entre elcontenido de humedad en el momento en que se construye elterraplén, el grado de compactación y la forma como cambian

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las características físicas del mismo durante su periodo deservicio. Los cambios de resistencia, rigidez y permeabilidadque el terraplén sufre con el tiempo y con las variaciones ensu contenido de humedad, merecen mucha mas atención dela recibida hasta el presente. De aquí que en lo que resta deeste articulo casi no se bate de las propiedades de los sueloscompactados y solo se describan los procedimientosconstructivos.

En lo que sigue, los métodos corrientes de compactación deterraplenes artificiales se dividir en tres grupos: los adecuadospare suelos no cohesivos, los adecuados pare suelos arenososo limosos con cohesión moderada y los adecuados parearcillas. Finalmente, se tratan los métodos pare compactar

mesas naturales de suelos en su lugar de origen.

4. COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS.-

Los métodos pare compactar arena y grava, colocados enorden de decreciente eficiencia son: vibración, mojado yrodamiento. 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, obien dejando caer un peso grande desde cierta altura; unmetro, por ejemplo. Empero, la compactación alcanzada conestos procedimientos es muy variable, pues depende en granparte de la frecuencia de las vibraciones. Los mejoresresultados se obtienen con maquinas que vibran a unafrecuencia cercana a la de resonancia del conjunto suelo-vibrador. Cuando f1 es aproximadamente igual a fo, ladisminución de volumen o asentamiento es 20 a 40 vecesmayor que la que produce una fuerza estática equivalente a lapulsatil.

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Por medio de rodillos de 5 a 15 t, equipados con vibradoresque operan a frecuencias comprendidas entre 1100 y 1500pulsos por minuto, se ha obtenido la compactaci6n.efectiva dearena gruesa, grave y de enrocado de piedra partida conpartículas de tamaños comparables (Bertram, 1963). Elmaterial se desparrama en capes de 30 a 40 cm de espesor,habiéndose obtenido en algunas obras una compactaciónadecuada de capes de espesor mayor, aun cuando en estoscaves es difícil evitar la segregación durante el desparramodel material. El tamaño máximo de las partículas esta limitadoúnicamente por el espesor de las capes. Entre 2 a 4 pasadasde tales rodillos tirados a una velocidad que no exceda dealrededor de 3 km. por hora suele resultar adecuada parealcanzar un alto grado de compactación . No es necesario un

control en el contenido de humedad. Tal tipo de materialeshan sido también compactados por medio de rodillosneumáticos tirados por tractores Diesel montados sobrecubiertas pesadas. Durante el proceso de compactación sepuede agregar agua. Mucha de la compactación que seobtiene en estas condiciones derive de la producida por eltractor mas bien que por el rodillo. Se necesitan normalmenteentre 6 y 8 pasadas del equipo sobre un mismo lugar pareobtener un grado satisfactorio de compactación, siempre y

cuando el material sea depositado en capes de un espesor nomayor de 30 cm.

Cuando se trata de compactar áreas limitadas, puedenresultar adecuados los compactadores manuales mecánicos olos operados a motor. El peso de estos compactadores variaentre varios cientos de kilogramos a varias toneladas y lafuerza pulsante que entregan al terreno, a una frecuenciaaproximada a la de resonancia del compactador y el suelo setransfiere a través de una chapa plana o de un rodillo. Elespesor de las capes que pueden compactarse efectivamentevar1a entre 10 y 20 cm.

La compactaci6n con agua se fundamenta en el hecho deque la presi6n de filtración del agua que escurre hacia abajorompe los grupos de granos inestables y la inundación

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temporaria elimina, por lo menos brevemente, las fuerzascapilares. Es mucho menos efectivo que la compactaci6n porvibración. Para compactar terraplenes de caminos se hanutilizado dos métodos de molado. En uno de ellos, seamontona la arena en caballetes a ambos lados del camino yluego se arrastra el suelo hacia el centro con chorros de agua,con una presi6n de 4 a 5 kg/cm2, formándose de este modoun deposito que tiene algo de las características de un cliqueconstruido por refutado. En el segundo método, la superficiedel camino se inunda de agua, la que filtra hacia abajo por laarena ya colocada y escape por el pie del terraplén. Ambosmétodos requieren aproximadamente 1,5 metros cúbicos deagua por metro cubico de arena, Comparando la porosidad delos terraplenes antes y después del tratamiento, se ha

comprobado que el grado de compactaci6n que se obtienecon cualquiera de estos métodos es relativamente bajo. Porello, esta practica debe ser desalentada.

Los rodillos no vibrantes son relativamente inefectivos parecompactar suelos no cohesivos, obteniéndose los mejoresresultados cuando la arena esta prácticamente saturada. Noobstante, en arena limpia, el agua se escurre rápidamente ypuede no resultar practicable mantener el material en un

estado de saturación.5. COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOSCON COHESION MODERADA.-

A medida que aumenta la cohesi6n, disminuye rápidamentela eficacia de las vibraciones como medio de compactación,pues por pequeña que sea la adherencia entre partículas, estainterfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones masestables. Además, la baja permeabilidad de estos suelos traceinefectiva la inundación con agua. En cambio, lacompactación por capes utilizando rodillos ha dado muybuenos resultados. Hay dos tipos de rodillos en uso general:neumáticos y patas de cabra. Los RODILLOS NEUMATICOS, seadaptan mejor para compactar los suelos arenososligeramente cohesivos, los suelos compuestos cuyas

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partículas se extienden desde el tamaño de las graves a la dellimo v los suelos limosos no plásticos. Los RODILLOS PATA DECABRA, tienen su máxima eficacia con los suelos plásticos.

Los Rodillos Neumáticos consisten usualmente en unachata soportada por una única fila de 4 ruedas equipadas conneumáticos inflados a presiones que oscilan entre 50 v 125libras por pulgada cuadrada (3,5 a 9 kg/cm2). Las ruedasestán montadas en tal forma que el peso que se trasmitedesde la chata y se distribuye uniformemente entre lasmismas, aun cuando la superficie del terreno no estenivelada. Los terraplenes pare edificios se compactannormalmente en capes que tienen un espesor terminado quevaría entre 15 y 30 cm con rodillos de 25 t y presiones de

inflado de las cubiertas comparativamente bajas. Paraterraplenes de otro tipo y para presas de embalse es practicousual utilizar rodillos de 50 t con presiones de inflado de lascubiertas mucho mas altas y capes de espesor compactadoque varía entre 15 y 30 cm, aun cuando a veces se utilizanrodillos de 100 t variando en este cave el espesor de la capacompactada entre 30 y 45 cm. Se requieren usualmente de 4a 6 pasadas para alcanzar la compactación requerida. Enobras grandes donde se presentan materiales inusuales, el

numero de pasadas debe determinarse por medio de ensayosde compactación en el terreno al iniciar los trabajos.

La superficie cilíndrica de los Rodillos Patas de Cabra vieneprovista de salientes prismáticos, o partes, con una frecuenciad e 1 por cada 700 cm 2 de superficie cilíndrica del rodillo. Losrodillos que se usan comúnmente en la construcción depresas de sierra tienen un diámetro de 1,50 y una longitud deaproximadamente 2 m. Cargados pesan alrededor. de 15 t.Las salientes tienen una longitud mínima de 23 cm y unasuperficie que varia entre 30 y 100 cm2. Según el tamaño delpie, la presión de contacto varía entre aproximadamente 20 y40 kg/cm24. En terraplenes de caminos se utilizan rodillosalgo menores y menos pesados. Con el equipo ordinario, elespesor de las capes después de compactadas no debeexceder de unos 15 cm. El numero requerido de pasadas debe

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ser determinado en el terreno por medio de ensayosrealizados con pequeños terraplenes experimentales. Seobtiene generalmente la compactaci6n satisfactoria despuésde 6 pasadas de rodillo (Turnbull y Shockley, 1958).

Cualquiera sea el tipo de equipo de compactacióndisponible y el grado de cohesión del suelo, la eficacia delprocedimiento de compactaci6n depende en gran medida delcontenido de humedad del suelo. Esto es especialmenteverdad pare los suelos finos y uniformes de muy bajaplasticidad pues, a menos que su contenido de humedad seacasi exactamente igual al 6ptimo, no pueden compactarse deninguna manera.

Si se construye un terraplén de ensayo con suelo depropiedades uniformes bajo condiciones de un cuidadosocontrol en el terreno, y si el espesor de las capes, el tipo decompactaci6n y el numero de pasadas se mantienen todasconstantes, se descubre que la efectividad de lacompactaci6n depende solo del contenido de humedad delsuelo de la cape durante la compactación. La efectividad de lacompactaci6n se mide por el peso de los sólidos por unidad devolumen, es decir, por lo que se conoce como densidad seca.

La forma de la pata y la superficie de apoyo mas adecuadasdependen del tipo de suelo. Hay una tendencia hacia el usode patas tronco piramidales tlue evitan el arado del suelo a supaso. La superficie de apoyo mas efectiva es en cierta medidafunción de la plasticidad y constituci6n gramulométrica delsuelo. En suelos uniformes finos, cuanto mas limoso v menosplástico 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 Patade Cabra Vibrantes y Rodillos Libres Vibrantes, similares a losutilizados pare compactar arena. Con rodillos libes de un pesode unas 8 t/m de longitud y una frecuencia de unas 1200vibraciones por minuto en 6 a 8 pasadas se compactan capesde hasta 30 y 40 centímetros de espesor. En estos caves,tanto pare los rodillos pata de cabra como pare los libes, la

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acción principal de las vibraciones es la de aumentar el efectogravitacional del peso del rodillo. (N. d el rl .)

6. CURVA DE COMPACTACION Y SATURACION TOTAL.-

Para las condiciones del ensayo, la densidad seca quecorresponde a la cima de la curve se conoce como máximadensidad seca o densidad seca para el 100% decompactación, y el correspondiente contenido de humedad sedesigna como el contenido optimo de humedad. Ninguna deestas cantidades es: una propiedad del suelo en si mismo. Si,por ejemplo, todas las condiciones se mantienen inalteradasmenos el peso del rodillo y se utilice uno mas liviano, el valorde la máxima densidad seca, como lo indica la curva: a) es

menor y el contenido óptimo de humedad mayor que pare unrodillo mas pesado. Un incremento en el numero de pasadasde un rodillo liviano puede aumentar la máxima densidadseca pero, aun cuando se pudiese alcanzar un valorcomparable al de la curve, b) es casi seguro que el contenido6ptimo de humedad que corresponde al nuevo valor resultaramayor 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 lascapas y el tipo o peso del equipo de compactaci6n. Por tanto,el termino 100 % de compactación o contenido optimo dehumedad pare un suelo dado tiene significaci6n especificasolo en relación con un determinado procedimiento decompactación. No obstante, para cualquier material potencialde préstamo es esencial conocer, antes de iniciar laconstrucción, si para el procedimiento de compactación quese piensa especificar el contenido de humedad en el terrenoes excesivo o deficiente con respecto al valor 6ptimo quecorresponde a dicho procedimiento. Mas aun, durante lacolocación de un terraplén, el ingeniero debe tener los mediospara determinar si la compactación especificada se estaalcanzando adecuadamente, aun cuando las característicasdel material de préstamo cambie de tiempo en tiempo. Estos

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requerimientos han conducido al desarrollo de los ensayos decompactación de laboratorio.

El prop6sito de todo ensayo de compactación de laboratorioes determinar una Curva Humedad-Densidad comparable a laque le corresponde al mismo material cuando se compacta enel terreno por medio del equipo y procedimiento que sepretende utilizar. Los métodos mas corrientes para esteprop6sito se han derivado de uno desarrollado por elDepartamento de Caminos de California en los primeros añosde la década de 1930 cuando el equipo de compactación quese utilizaba era de un peso relativamente bajo. De acuerdocon este procedimiento, conocido como el ensayo Proctornormal (Proctor 1933, ASTM D-698-58T), se seca y pulveriza

una muestra de suelo, la que se separa en dos fraccionespasándola por el tamiz N° 4. Unos 3 kg. de la fracción quepasa se humedecen con una pequeña cantidad de agua y semezclan cuidadosamente para producir una parte húmedaque se apisona en tres capes iguales dentro de un recipientecilíndrico de dimensiones especificadas. Cada capa secompacta con 25 golpes de un pistón normalizado que se dejacaer 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 estosdatos se puede calcular el peso del suelo seco contenido en launidad de volumen, es decir, la densidad seca. De una formasimilar se. determine la densidad seca para mezclascompactadas con humedad creciente hasta que aquelladisminuya con el aumento de la humedad. Se dibuja entoncesuna curva que muestra la relación entre la densidad seca y elcontenido de humedad. El contenido 6ptimo de humedad,según el ensayo normalizado de Proctor, es el valor de lahumedad que produce la máxima densidad seca.

Debido a la influencia que el método de compactaciónejerce sobre la curva de humedad-densidad, no se puedeesperar de ningún ensayo normalizado, incluido el ensayo deProctor, que conduzca a resultados de validez general. Solo sepuede obtener información concluyente con respecto al

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contenido 6ptimo de humedad realizando ensayos a escalanatural en el terreno con el equipo de compactación que se vaa utilizar en la obra.

Por algún tiempo se han estado realizando esfuerzos paradesarrollar en el laboratorio métodos de ensayo que imiten lostipos mas corrientes de equipos de compactaci6n en unaforma mas real que la que resulta del ensayo Proctor normal.Estos esfuerzos han conducido a varias modificaciones delprocedimiento original. Para el equipo pesado de uso actual,en particular en la construcción de cliques de sierra o deplayas de estacionamiento y accesos a las pistas pare avionespesados, el ensayo Proctor modificado (ASTM D-1557-58T)suele resultar mas apropiado. Varios tipos de compactadores

por amasado (Johnson y Sallberg, 1962) conducen a curveshumedad-densidad mas realistas, pero hasta ahora estosensayos no tienen una aceptación amplia.

Si el contenido de humedad del suelo en el terreno esmayor que el 6ptimo, debe permitirse que se seque en ellugar de su almacenamiento, o bien proceder a sudesparramo pare este efecto. Si dicho contenido es menor, elagua debe agregarse en el propio préstamo o por aspersi6n

antes de iniciar su compactación. Con un cuidado razonableresulta generalmente posible mantener el contenido dehumedad dentro del 2 6 3 del valor 6ptimo. Sin embargo,pare suelos uniformes no plásticos ligeramente cohesivos senecesita un acercamiento mayor al contenido 6ptimo dehumedad.

El peso unitario y el contenido de humedad del suelo secontrolan en el terreno por muestreo y ensayo rutinario. Paradeterminar el peso unitario se excava en el suelo compactadoun hoyo que tenga por lo menos un volumen de 150 cm. y elmaterial excavado se guarda cuidadosamente y se pesa antesque pierda humedad por evaporaci6n. El volumen del materialexcavado se puede medir por medio de varios métodos. Unode los procedimientos mas antiguos y mas usados consiste enmedir el volumen llenando el hoyo con arena seca en estado

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contenido de montmorinolita, se observ6 que un aumento dehumedad que variaba del 2 ó por debajo del 6ptimo al 2% porencima, disminuía el coeficiente de permeabilidad en unas10.000 veces. Una influencia de esta magnitud esprobablemente una rara excepci6n, pero aun efectos demenor importancia merecen ser considerados.

7. COMPACTACION DE ARCILLAS.-

Si el contenido natural de humedad de una arcilla en elpréstamo no esta pr6ximo al 6ptimo, puede resultar muydifícil 11evarlo a dicho valor 6ptimo sobre todo si el contenido

natural de humedad es demasiado alto. Por ello, el contratistapuede verse obligado a utilizar la arcilla con un contenido dehumedad no muy diferente del que tiene en la naturaleza.

Las excavadoras extraen el material de los prestamos enpedazos o terrones. Ahora bien, un terr6n o trozo individual dearcilla no puede compactarse con ninguno de losprocedimientos mencionados previamente, pues tanto lasvibraciones como las presiones de corta duración solo

produce un cambio insignificante en su contenido dehumedad. Los rodillos pata de cabra son, sin embargo,efectivos pare reducir el tamaño de los espacios abiertosexistentes entre los terrones. Se obtienen los mejoresresultados cuando el contenido de humedad es ligeramentesuperior al limite plástico. Si es mucho mayor, la arcilla tienetendencia a pegarse al rodillo, o bien este a hundirse en elterreno. Si es mucho menor, los terrones no se deforman y losespacios quedan abiertos.

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

Los estratos naturales y los terraplenes existentes nopueden compactarse en capes, hecho que excluye laaplicación de la mayoría de los métodos descriptos

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previamente, ya que, pare ser efectivo, el agentecompactador debe actuar en el interior de la mesa de suelo.El método de compactación mas adecuado para una obradada debe seleccionarse en funci6n de la naturaleza delsuelo.

La forma mas efectiva pare compactar arena no cohesivoes por vibración. El método mas simple para producirvibraciones a mucha profundidad consiste en hincar pilotes.Cuando se hincan pilotes en arena suelta, la superficie delterreno situado entre pilotes comúnmente se asienta, a pesarde la disminución de volumen producida por eldesplazamiento de la arena por los pilotes. En un cave, lahinca de pilotes moldeados en sitio, de 14 metros de longitud,

distanciados 0,90 metros de eje a eje, produjo, en arenasuelta bajo agua, un asentamiento de la superficie quealcanz6 hasta 0,90 metros, a pesar de que el volumen de lospilotes era equivalente a una cape de 0,30 metros de espesor.La hinca de los pilotes redujo la porosidad de la arena de 44 a38 por ciento, aproximadamente.

Los depósitos espesos de arena pueden también sercompactados por Vibro Flotación. El instrumento que produce

la compactaci6n consiste en un vibrador combinado con undispositivo que inyecta agua en la mesa de arena que lorodea. Primero se introduce por inyección el vibrador dentrode la arena hasta la profundidad a que se desea compactar elestrato, y luego se lo levanta nuevamente. La compactaciónse produce al levantar el vibro flotador, merced al efectocombinado de las vibraciones y de los inyectores de agua. Laoperaci6n compacta, con un costo moderado, la arena situadadentro de un espacio cilíndrico de un diámetro comprendidoentre 2,50 y 3,00 metros. El método da muy buenosresultados en arena limpia, pero si el material contiene limo oarcilla, su eficacia disminuye notablemente.

Se ha obtenido también la compactación satisfactoria degruesos estratos de arena muy suelta haciendo estallarpequeñas cargas de dinamita en muchos puntos del interior

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de su mesa. Los requisitos previos pare que este método debuenos resultados son los mismos que se indicaron pare elproceso de vibro flotación. En uno de estos estratos, que seextendía desde la superficie hasta una profundidad quevariaba entre 4,50 y 9,00 metros, se hicieron estallar cargasde 3.600 gramos, de un explosivo que contenía 60 por cientode dinamita, colocadas a una profundidad de 4,50 metros. Lasvibraciones producidas por las explosiones redujeron laporosidad de la arena desde su valor original del 50 por cientoal 43 por ciento (I,yman, 1942).

En el clique Karnafuli se llen6 un gran pozo provocado por lasocavaci6n que tenia un volumen de aproximadamente50.000 m3, volcando dentro del agua una arena limpia

uniforme (Do = 0,18 mm, U = 2) y compactando la arena poruna serie de cargas explosivos, usualmente cada una de 3,6kg., colocadas a profundidades de 4,50 m, 10 m y 15 mdebajo de la superficie de la arena. Los agujeros seespaciaron 6 m en sentido horizontal. Las cargas inferioresfueron disparadas primero y seguidas, a intervalos de 4 horas,por las cargas intermedias y las superiores. Luego se instal6una 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 hincandopilotes. La compactaci6n de estos suelos no es, sin embargo,causada por las vibraciones producidas por la hinca, sino porpreside estática, la que reduce el tamaño de los espaciosvacíos. Si el suelo esta situado por encima de la nave y losvacíos están en gran parte llenos de aire, el efecto decompactación producido por la hinca de pilotes es en generalmás satisfactorio, pero si el suelo esta situado debajo de lanave, dicho efecto disminuye rápidamente a medida quetambién disminuye la permeabilidad del material. Parafacilitar la expulsi6n del agua se pueden instalar drenes degrave. Así, por ejemplo, pare compactar un relleno suelto demarga, colocado dentro de las células de un "cofferdam" de

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tablestacas (Fitz Hugh et al., 1947), se utiliz6 con buenosresultados el siguiente procedimiento se hincaron en elrelleno conos de acero de 30 centímetros de diámetro, cuyosextremos inferiores se hallaban cerrados por discos de acero,dispuestos en forma tal que pudieran desprendersefácilmente de los canos y quedasen en el terreno cuandoestos se retiraban. Cada cano se hincaba hasta la base de lamarga, se llenaba con una mezcla de grave y arena, y se locerraba con una capa hermética. El cono era luego extraídoinyectando aire dentro del mismo a una presi6n de 1,5 a 2kg/cm2. La presión del aire mantenía el suelo blando en suposicio6n, impidiendo que este ocupase el lugar dejado por elcano antes que la grave. La consolidación del suelocircundante se aceler6 extrayendo por bombeo agua de los

drenes.

Los suelos compresibles, como las arcillas blandas, loslimos sueltos y la mayoría de los suelos orgánicos, puedentambién compactarse por precarga. La zona a ser tratada secubre con un terraplén que trasmite un peso unitariosuficientemente alto como pare consolidar el suelo en unamagnitud que aumente su resistencia y reduzca sucompresibilidad a los límites requeridos dentro del tiempo

disponible pare la operación de precarga. Los suelos limososque contienen capas de arena suelen consolidarse con lamisma rapidez con que se incrementa la precarga, pero lossuelos mas impermeables pueden llegar a necesitar untiempo mucho mayor. La velocidad de consolidación se puedecalcular por medio de la teoría del articulo 25, pero lasestimaciones suelen resultar muy poco fehacientes debido aque el esparcimiento y el grado de continuidad de las capesdrenajes mas permeables no pueden usualmente evaluarsecon exactitud. Cuando la velocidad estimada de consolidaciónes demasiado lenta, el proceso puede acelerarsesuplementario la presencia de las capes naturales de drenajecon la instalación de drenes de arena similares a losdescriptos en el párrafo precedente. Los drenajes tienencomúnmente un diámetro de por lo menos 30 cm y estánespaciados en disposiciones triangulares o cuadradas a

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distancias comprendidas entre unos 2 y 4 m. El esparcimientonecesario se puede calcular por teoría, pero la confiabilidadde las predicciones esta sujeta a las limitaciones siemprepresentes respecto al conocimiento de la permeabilidad realde los depósitos en sentido horizontal y vertical. Las técnicaspara la instalaci6n de drenes de arena se han perfeccionadohasta alcanzar un alto grado de eficiencia (Carpenter yBarber, 1953). Antes de colocar el terraplén de sobrecarga, elárea ocupada por los drenes debe ser cubierta con una solerade drenaje que permita el escape del agua evacuada a travésde los mismos. Existan o no drenes de arena, el terraplén deprecarga no debe construirse con una velocidad tal o contaludes demasiado parados como pare producir undeslizamiento o una rotura por la base. En particular, si se han

instalado drenes, un accidente de este tipo suele provocaruna discontinuidad en los mismos y tornarlos ineficientes.Para evitar estos deslizamientos, la precarga y lasinstalaciones de drenaje se proveen con medios pare observarel asentamiento de la superficie del suelo que soporta lasobrecarga, las presiones de poros que se desarrollan en elsubsuelo y el levantamiento o movimiento lateral del suelonatural mas allá de los límites de la sobrecarga.

Si se hincan pilotes en un limo suelto situado debajo delnivel de la nave, el suelo se trasforma y pasa a un estadosemi líquido. Por ello, en lugar de compactarlo, la hinca lodebilita, por lo menos temporalmente. La compactaci6n de taltipo de estratos se puede obtener solamente por algúnproceso de drenaje, por pre-carga o por la combinaci6n deambos.

8.1. PRINCIPALES TIPOS DE TERRAPLENES.-

Los Terraplenes de Sierra pueden dividirse en cuatrograndes grupos: terraplenes de ferrocarril, terraplenes decaminos, malecones y cliques de sierra. En cada grupo, losterraplenes son similares no solo por el fin a que estándestinados, sino también en cuanto a los factores que debenconsiderarse cuando se eligen sus taludes laterales. En el

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estudio que sigue respecto de la elección de taludes, sesupone que los terraplenes descansan en suelo estable.

9. CONTROL DE COMPACTACION.-

Considérese una prueba de compactación realizada en unamuestra de suelo de un terraplén que no contenga partículasmás grandes que la abertura de la malla 4. El material debeprotegerse contra la evaporación, a fin de que su contenidode agua no varíe y se compacta con alguno de los métodoscomunes en uso y con su contenido de agua de campo Wf. Elpeso específico húmedo de esa muestra será .

Por tanto C =Donde Wf es el contenido de agua de la muestra obtenida en

el campo ySon los pesos específicos secos de campo y de prueba,respectivamente.

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 colocaen el hoyo previamente abierto y se va acomodando conrelación de vacíos mínima pudiendo calcularse así el volumende la muestra. Para ello se coloca encima del orificio unaplaca con abertura central de 4 ó 6 pulgadas de diámetro yluego un cono doble unido con una valvula y un frasco en unode sus extremos conteniendo en la arena, esta se deja caersobre el hoyo midiendo la empleada para llenarlo.

-Método del frasco Volumétrico:

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Consiste en medir el volumen del orificio previamenteabierto en la capa compactada mediante la introducción en élde una goma plástica de aproximadamente 2mm de espesor,la cual se encuentra dentro del aparato siendo introducidadentro 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 cualdebe retirarse al concluir el ensayo. Este método no serecomienda en el caso de suelos arenosos.

2. METODO NO DESTRUCTIVOS.-

Estos permiten la obtención del peso unitario y la humedaddel suelo directamente en campo mediante la utilización deradiaciones gamma provenientes de un elemento radioactivoque se encuentra dentro del aparato de medición. Este equipose 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 puedaalcanzar los requisitos fijados se llama estabilización desuelos. En su más amplio sentido, la estabilización incluye lacompactación, el drenaje, la pre-consolidación y la protecciónde la superficie contra la erosión y la infiltración de lahumedad; sin embargo, al termino estabilización se le varestringiendo gradualmente su alcance a un solo aspecto almejoramiento del suelo: la modificación del propio materialdel suelo.

1.1. REQUISITOS DE LA ESTABILIZACIÓN.-

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

La inmunidad a la retracción y la expansión se puedenlograr sementando, modificando la capacidad del mineralarcilloso para la absorción de agua haciendo el sueloresistente a los cambios de humedad. La permeabilidad sepuede reducir llenando los poros con un material

impermeable o modificando la estructura del mineral dearcilla y el agua absorbida para impedir la floculación. Sepuede aumentar la permeabilidad quitando los granos finos ocreando una estructura conglomerada.

Un agente estabilizador satisfactorio debe proporcionar lascualidades requeridas y además debe satisfacer lascondiciones siguientes: 1.- Debe ser compatible con elmaterial del suelo; 2.- Debe ser permanente; 3.- Debe ser fácilde manejar y preparar; 4.- Debe tener bajo costo. Ningún

material llena todos los requisitos y la mayoría son deficientesen la ultima condición, el costo. Los principales métodos ymateriales 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 paraformar una mezcla como concreto en el propio lugar; en estamezcla el suelo es el árido. Este tipo de estabilización ha

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tenido mucho éxito en la construcción de pavimentos de bajocosto para tránsito ligero y como capas rígidas de base paratránsito pesado.

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

CEMENTACION CON ASFALTO.-

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

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

CEMENTACION QUIMICA.-

La cementación química consiste en unir las particular delsuelo con un agente cementante, que se produce por unareacción química dentro del suelo. La reacción no incluyenecesariamente las partículas del suelo, aunque en la unión o

ligazón si están implicadas las fuerzas intermoleculares delsuelo.

ESTABILIZACION MECANICA.-

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

ESTABILIZACION ELECTROQUIMICA.-

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Implica un cambio de base producido por una corrienteeléctrica. Los cationes de aluminio se desprenden de unelectrodo positivo de aluminio y emigran en el suelo, hacia elelectrodo negativo y en el curso de sus movimientos seefectúa el cambio de base. Al mismo tiempo el drenajeelectroósmosis hacia el electrodo negativo que tiene la formade un poso.

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

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TRABAJO DE COMPACTACION DE SUELOS.

MARACAIBO, 18 DE JUNIO DE 1999.

ESQUEMA.-

1.- ESTABILIZACION DE LOS SUELOS1.1 REQUISITOS DE LA ESTABILIZACION1.2 TIPOS

2.- COMPACTACION2.1 CARACTERISTICAS DE LA COMPACTACION.2.2 TEORIA DE LA COMPACTACION.2.3 OBJETIVOS DE LA COMPACTACION.

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2.4 PROCESO DE COMPACTACION EN CAMPO2.4.1 CLASIFICACION DE LA MAQUINARIA DE

COMPACTACION.2.4.1.1 MAQUINAS QUE COMPACTAR POR

PRESION ESTATICA2.4.1.2 MAQUINAS QUE COMPACTAN POR

IMPACTO2.4.1.3 MAQUINAS QUE COMPACTAN POR

VIBRACION

3.- PROPOSITOS Y METODOS DE LA COMPACTACION DESUELOS.

4.- COMPACTACION DE SUELOS NO COHESIVOS.

5.- COMPACTACION DE SUELOS ARENOSOS O LIMOSOS CONCOHESION MODERADA.

6.- CURVA DE COMPACTACION Y SAQTURACION TOTAL.

7.- COMPACTACION DE ARCILLAS.

8.- COMPACTACION DE MASAS NATURALES DE SUELOS Y

TERRAPLENES EXISTENTES.8.1 PRINCIPALES TIPOS DE TERRAPLENES.

9.- CONTROL DE COMPACTACION

10.- CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS SUELO (C. B. R.)

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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 Mecánicade 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.

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CONCLUSION.-

La importancia de la compactación de los suelos estriba enel aumento de resistencia y disminución de capacidad dedeformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicasconvenientes que aumenten su peso especifico secos,disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas decompactación se aplican a rellenos artificiales, tales comocortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminosy 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.

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Los métodos utilizados para la compactación de los suelosdependen de los tipos de materiales con los que se trabaje encada caso; con base en un experimento sencillo que losmateriales puramente friccionantes, como la arena, secompactan eficientemente por métodos vibratorios, en tantoque en los suelos plásticos el procedimiento de carga estáticaresulte mas ventajoso.

Para nuestros conocimientos prácticos asistimos al procesode compactación que se esta llevando a cabo en la Av. LaLimpia, específicamente en el Distribuidor de los Olivos,donde se reflejan las características ya expuestas en dichoproceso y los equipos disponibles para el trabajo, tales comoplataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o pata de

cabra. En las últimas épocas los equipos de campo han tenidogran desarrollo y hoy existe en gran variedad de sistemas opesos.

La eficiencia de cualquier equipo de compactación dependede varios factores y para poder analizar la influencia particularde cada uno, se requiere disponer de procedimientosestandarizados que reproduzcan en el laboratorio lacompactación que se puede lograr en el campo con el equipo

disponible. Entre todos los factores que influyen en lacompactación obtenida en un caso dado, podría decirse quedos son las mas importantes: el contenido de agua del suelo,antes de iniciarse el proceso de la compactación y la energíaespecifica empleada en dicho proceso. Por energía especificase entiende la energía de compactación suministrada al suelopor 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 sercompactado se recaban muestras de los suelos que se usaran;en el laboratorio se sujetan esos suelos a distintas condicionesde compactación, hasta encontrar algunas que garanticen unproyecto seguro y que puedan lograrse con el equipo decampo existente; con el equipo de campo que vaya a usarsese reproducen las condiciones de laboratorio adoptadas para

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el proyecto (esto suele hacerse construyendo y compactandoen el campo un terraplén de prueba con el suelo a usar, en elque se ve el número de veces que deba pasar el equipo, elespesor de las capas de los suelos depositados paracompactar, etc.). Finalmente, una vez iniciada la construcción,verificando la compactación lograda en el campo conmuestras al azar tomadas del material compactado en laobra, se puede comprobar que en estas se están satisfaciendolos requerimientos del proyecto.

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