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Compactación de los Suelos


Definición:


La compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar mas en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.
La importancia de la Compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos. Por lo general, las técnicas de Compactación se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.


Características de la compactacion del suelo:


La compactación de los suelos se produce por la reorientación de las partículas o por la distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. En un suelo no cohesivo la compactación ocurre mayormente por la reorientación de los granos para formar una estructura mas densa. La presión estática no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuñan unos contra otros y resisten el movimiento.
Si los granos se pueden liberar momentáneamente, las presiones, aun las ligeras, son efectivas para forzarlos a formar una distribución mas compacta. El agua que fluye también reduce el rozamiento entre las partículas y hace mas fácil la compactación, sin embargo el agua en los poros también impide que las partículas tomen una distribución mas compacta. Por esta razón la corriente de agua sólo se usa para ayudar a la compactación, cuando el suelo es de granos tan gruesos que el agua abandona los poros o huecos rápidamente
En los suelos cohesivos la compactación se produce por la reorientación y por la distorsión de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesión por las fuerzas entre las partículas.
Para lograr una compactación eficiente en los suelos no cohesivos se requiere una fuerza moderada aplicada en una amplia área, o choque y vibración. La compactación eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones mas altas para los suelos secos que para los húmedos, pero el tamaño del área cargada no es critico. La eficiencia se mejora aumentando la presión durante la compactación a medida que el peso especifico y la resistencia aumenta.

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tierra compactada

Métodos para compactar el suelo:



Metodo por Vibracion:

La compactación por vibración es la más utilizada en la actualidad para la mayoría de las aplicaciones. Se basa en utilizar una masa excéntrica que gira dentro de un rodillo liso, dicha masa produce una fuerza centrifuga que se suma o se resta al peso de la máquina, para producir una presión sobre el suelo que depende de varios factores como el peso de los contrapesos, distancia al centro de rotación y al centro de gravedad y la velocidad de rotación.
Para conocer como funcionan los compactadores de vibración, tenemos que conocer los valores de la fuerza centrifuga, amplitud y frecuencia.

Metedo Estatico :

Consiste en aplicar un peso sobre la superficie del suelo, esto produce la ruptura de las fuerzas que enlazan las partículas entre si y su acomodo en nuevos enlaces más estables dentro del material. Este procedimiento es el que se aplica cuando se utilizan máquinas sin vibración del tipo de rodillos lisos, pisones, patas de cabra, etc.
El efecto que produce un peso aplicado sobre el material se traduce en una presión sobre su superficie que se transmite hacia el interior y se distribuye en forma de bulbo cuyo valor disminuye de forma exponencial con la profundidad. Debido a esto solamente se aplica la compactación estática en capas de poca profundidad, como sellado de capas o cuando es posible romper la compactación ya conseguida si se aplican cargas mayores.
Como es lógico hay dos factores en juego, como son: El peso de la máquina y el área de aplicación.
En el caso de rodillos estáticos hay cuatro factores que influyen en la compactación: Carga por eje, anchura del rulo, diámetro del rulo y velocidad de desplazamiento.
La fuerza lineal indica la capacidad de compactación del rulo estático (rodillo liso), y constituye la fuerza vertical situada directamente por debajo y a lo ancho del rulo o ruedas que crea los esfuerzos cortantes de la compactación. Para calcularla basta dividir el peso del rulo por eje entre la anchura del mismo. Viene indicada en Kg./cm, cuanto mas grande sea, mayor será el potencial de compactación estática del rulo.
El ratio que mide el rendimiento de un rulo estático se llama cociente Nijboer y relaciona la carga por eje, la anchura y el diámetro del rulo. Este cociente indica la tendencia del rulo a desplazar o empujar literalmente el material situado delante del rulo. Los rulos de diámetro más pequeño producen más grietas y ondulaciones mayores porque la superficie del material tiende a adaptarse a la forma del rulo durante la compactación.
Los rulos autopropulsados con tracción en el tambor no producen tantas grietas porque tienden a meter el material debajo en vez de empujarlo.
En el caso de compactadores de neumáticos el factor fundamental es el peso por rueda, como la huella que los mismos producen sobre el suelo depende de la presión de inflado, normalmente el operador desde la cabina puede varias esta presión, con lo que esta presión puede influir en la compactación. También se puede variar en estos el peso puesto que vienen preparados para ser lastrados, con lo que aumenta el peso por rueda.
El peso total o carga por rueda, influye sobre todo en la profundidad alcanzada por la compactación y la presión sobre el suelo, o presión de inflado, en el valor de la densidad superficial conseguida.

Metodo por impacto:

También llamada Compactación dinámica. Utiliza una fuerza de impacto repetido sobre la superficie a compactar. Depende del peso que se utilice y la altura desde la que se le deja caer. Pueden ser de baja energía como los producidos por los compactadores de mano, ranas, etc hasta los 600 golpes por minuto o de alta energía entre 1.400 y 3.500 golpes por minuto como los utilizados en los rodillos vibratorios.

Objetivos de la Compactacion:

Las obras hechas con tierra, ya sea un relleno para una carretera, un terraplén para una presa, un soporte de una edificación o la subrasante de un pavimento, debe llenar ciertos requisitos:
-Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio peso y el de la estructura o las cargas de las ruedas.
-No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta.
-No debe ni retraerse ni expanderse excesivamente.
-Debe conservar siempre su resistencia e imcompresibilidad.
-Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función.

Maquinaria:

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El Compactador de Suelos Caterpillar 815F se caracteriza por ruedas con diseño de pata apisonadora y patrón de doble bisel para lograr la tracción, penetración y compactación necesarias para alta producción. Se ofrece una hoja esparcidora de relleno opcional.
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Vibratorio de suelo: El Cs-323c tiene un tren de energía durable del gato, un sistema hidráulico y vibratorio field-proven, una producción que realza opciones, y un sistema más grande y más dedicado del mundo del distribuidor de ayuda para asegurar funcionamiento y valor máximos de la compactación.


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Vibratorios de asfalto: El gato Cb-224d es un compresor utilidad-clasificado, doble del asfalto del tambor que ofrece un radio que da vuelta apretado, una maniobrabilidad fácil y una comodidad excelente del operador
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El Cb-534c se puede utilizar en todas las fases de la compactación, reduciendo la necesidad de una variedad de rodillos. Es capaz del trabajo como una interrupción y rodillo intermedio debido a sus altas fuerzas compactivas.