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Vibro Compactación

Las técnicas de mejoramiento del suelo son metodologías de construcción geotécnica que modifican y mejoran las propiedades de ingeniería de la masa del suelo a través del mejoramiento de uno o más de los siguientes parámetros: el aumento de la densidad del suelo y de la resistencia al corte, la disminución de la compresibilidad, la reducción del asentamiento (total y diferencial) , el incremento de la capacidad de carga del suelo, la aceleración del proceso de consolidación, el incremento del factor de seguridad contra la licuefacción en caso de terremotos y, en general, el reforzamiento de los suelos. Exiten diversas técnicas de tratamiento disponibles para diferentes tipos de suelos, diferentes propósitos y requisitos del proyecto.

Methods

Vibro-compactación/ Vibro-sustitución

La vibro-compactación (VC) es una técnica de densificación para el mejoramiento del suelo que reorganiza las partículas del suelo a un estado más denso. La vibro-sustitución es una técnica de mejoramiento del suelo de refuerzo mediante la construcción de columnas de grava.

Compactación Dinámica

La compactación dinámica se trata de una técnica de densificación para el mejoramiento del suelo que utiliza una masa de acero de gran peso suspendida de un brazo de grúa sobre orugas que se deja caer en el suelo desde una cierta altura para densificarlo.

Compactación de Impacto Rápido

El RIC (Rapid Impact Compaction) se trata una técnica de mejoramiento del suelo que consiste en un martillo hidráulico de pilotes montado en una excavadora de 9-16 toneladas levantado hidráulicamente y luego se deja caer libremente; De este modo, se suministra energía para colocar las partículas del suelo en un estado más denso.

Compactación con Rodillo de Alto Impacto

El HIRC (High Impact Rolling Compaction) también es una técnica de compactación "dinámica" que consiste en una "rueda" triangular, rectangular o hexagonal montada en un remolque arrastrado por un tractor a una velocidad constante, haciendo varias pasadas, compactando el suelo mediante los continuos impactos durante su avance.

Vibro-compactación/ Vibro-sustitución

La Vibro Compactación (VC) es una técnica que permite la reorganización de las partículas del suelo en una configuración más densa con vibración mediante el uso de potentes sondas de vibración profunda.

La vibro-sustitución (Columnas de grava) se basa en el mismo principio que la vibro-compactación, potentes sondas que generan vibración para reorganizar las partículas del suelo, pero en suelos donde la VC no es posible debido a un mayor contenido de finos (superior al 10% y típicamente menor que el 40%). La densificación se logra radialmente mediante el desplazamiento de los suelos por el vibrador, rellenando el espacio que surge con material granular, resultando en la construcción de columnas de grava en las áreas tratadas.

Graph

Suelos aplicables y profundidad de mejoramiento

La técnica de vibro-compactación es más adecuada para arenas sueltas de grano medio a grueso con un contenido de limo / arcilla inferior al 10% (menos eficiente con un contenido de finos entre el 10% y el 15%). Puede aplicarse a profundidades de hasta 45m (o más, según la capacidad de la grúa).

La técnica de vibro-sustitución (Columnas de grava) es más adecuada para arenas con un contenido de finos mayor al 10% y típicamente menor al 40% o para arcillas que requieren algún nivel de apoyo o refuerzo lateral. Puede aplicarse a profundidades de hasta 45 m (o más, según la capacidad de la grúa).

Applications

  • Casi todos los proyectos de recuperación de suelos
  • Edificios
  • Islas artificiales "offshore" y "nearshore"
  • Tuberías
  • Terraplenes viales y ferroviarios.
  • Plantas de energía.
  • Infraestructura en general.
  • Columnas de grava para terraplenes en suelos blandos que requieren acelerar el drenaje, aumentar la estabilidad y reducir el asentamiento.
Application

Advantages

  • Aumenta la capacidad de carga permisible del suelo.
  • Reduce los asentamientos totales y diferenciales.
  • Mitiga el riesgo de licuefacción (para la profundidad de diseño) en caso de evento sísmico.
  • Reduce el tamaño de la cimentación debido al suelo reforzado.
  • Puede densificar suelos profundos hasta 45m de profundidad.

Disadvantages

  • La Vibro-compactación tiene una eficacia disminuida si la arena tiene un contenido de finos entre el 10% y 15% y definitivamente no es aplicable si el contenido de finos supera el 15%, a menos que se combine con otros enfoques de mejoramiento de suelos.
  • Con respecto a las columnas de grava, en arcillas muy blandas no drenadas con una resistencia al corte de 20 kPa, no se puede aplicar esta técnica debido a la falta de soporte lateral.
  • Las columnas de grava no se recomiendan para altas cargas en huellas muy limitadas.

Compactación Dinámica

La Compactación Dinámica implica la caída repetida de una masa de acero con un peso de hasta 30 toneladas y con una altura desde 15 a 30m, transformando la energía potencial en un efecto de densificación a las partículas del suelo.

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Suelos aplicables y profundidad de mejoramiento

La técnica de compactación dinámica es más adecuada para arenas sueltas de grano medio a grueso con un contenido de limo / arcilla inferior al 15% (de alguna manera eficiente con un contenido de finos entre el 15% y el 20%). Puede aplicarse a profundidades de hasta 12m (pero la profundidad efectiva ideal sería hasta 10m).

La técnica es efectiva tanto por encima como por debajo del nivel freático, aunque los elementos de drenaje vertical (como los drenes verticales) se usan normalmente para ayudar a disipar el agua de los poros cuando el nivel freático es relativamente bajo.

Applications

  • Proyectos de recuperación de suelos
  • Densificación de rellenos, residuos de minas, suelos colapsables, rellenos sanitarios y suelos aflojados por sumideros.
  • El método funciona mejor en suelos granulares donde el grado de saturación es bajo, la permeabilidad es alta y el drenaje es excelente.

Advantages

  • Método relativamente barato.
  • Aumenta la capacidad de carga permisible del suelo.
  • Mitiga el riesgo de licuefacción en caso de evento sísmico.
  • Puede densificar suelos profundos hasta 12m de profundidad.

Disadvantages

  • La técnica no es adecuada si la profundidad del agua es inferior a 1,5 m.
  • No es efectiva cuando los suelos tienen un contenido de finos superior al 20%.
  • Limitaciones donde hay estructuras altamente sensibles y susceptibles a las vibraciones del suelo.
  • Profundidad efectiva limitada típicamente de 10m, aunque se puede aplicar hasta 12m.
  • No se puede aplicar la técnica cerca de servicios subterráneos.
  • No se puede aplicar si los suelos cohesivos blandos están ubicados en la parte superior del perfil de compactación.

Compactación de Impacto Rápido

La compactación de Impacto Rápido es una técnica para el mejoramiento del suelo que consiste en un martillo hidráulico de pilotes montado en una excavadora de 9-16 toneladas levantado hidráulicamente y se deja caer libremente; De este modo, se suministra energía para colocar las partículas del suelo en un estado más denso. Es tanto una técnica de densificación como una técnica de refuerzo. Se basa en el mismo principio que la compactación dinámica (peso que se deja caer en el suelo para densificar el suelo) pero de una manera más controlada (menos altura, menos peso y más rápido). Por un lado es una técnica de densificación porque reorganiza las partículas del suelo en un estado más denso; por otro lado también puede ser una técnica de refuerzo, ya que cuando se combina con la sustitución de suelo o con el relleno de grava en el punto de impacto, la técnica desarrolla columnas de refuerzo que se construyen y se compactan. De este modo, se aumenta la capacidad de carga, se limita el asentamiento (total y diferencial) y se aumenta la resistencia al corte.

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Suelos aplicables y profundidad de mejoramiento

La técnica RIC es más adecuada para arenas sueltas de grano medio a grueso con un contenido de limo / arcilla inferior al 20% (menos eficiente con un contenido de finos entre el 20% y el 25%). Puede aplicarse a profundidades de hasta 5-6 m con martillos de 9 toneladas y hasta 8-9 m con martillos de 16 toneladas. La profundidad de mejoramiento es altamente dependiente de las condiciones del suelo.

Applications

  • Casi todos los proyectos de recuperación de suelos.
  • Edificios, islas artificiales "offshore" y "nearshore".
  • Oleoductos, terraplenes viales y ferroviarios;
  • Plantas de energía y infraestructura en general aunque se debe prestar atención a la limitación de la profundidad.

Advantages

  • Rápido, relativamente barato.
  • Aumenta la capacidad de carga permisible del suelo.
  • Reduce los asentamientos totales y diferenciales.
  • Mitiga el riesgo de licuefacción (para la profundidad de diseño) en caso de evento sísmico.
  • Mínima perturbación en suelos superficiales solo requiere trabajos de nivelación.

Disadvantages

  • La técnica es marginalmente efectiva cuando los suelos tienen un contenido de finos en exceso del 25%.
  • Compactación limitada a 5-6m con martillos de 9T y 8-9m con martillos 16T (no es adecuada para compactación moderada o profunda de suelos).

Compactación con Rodillo de Alto Impacto

El HIRC (High Impact Rolling Compaction) es una técnica de compactación "dinámica" que consiste en una "rueda" triangular, rectangular o hexagonal (generalmente entre 8 y 12 toneladas) montada en un remolque que arrastra un Tractor con una velocidad constante, realizando varias pasadas sobre el suelo. El efecto de la velocidad combinada con la "compactación" de la "rueda" irregular crea un efecto de ondulación que densifica las partículas del suelo.

A diferencia de una técnica del donde se cae un peso desde una altura (como es el caso con la Compactación dinámica y la Compactación de alto impacto por ejemplo), el "peso" de la compactación con rodillo de alto impacto se "arrastra" de un tractor, lo que genera una onda de impacto de energía en el terreno debido a cada giro de la "rueda" y de esa manera se densifica el suelo. La profundidad de la densificación es menor que la compactación dinámica o la compactación de impacto rápido, por lo que se considera un método de compactación superficial.

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Suelos Aplicables y Profundidad de Mejoramiento

HIRC (High Impact Rolling Compaction technique)es aplicable en arenas con un contenido de finos que no supera el 10%, pero también se puede usar (con menos efectividad) con un contenido de finos ligeramente mayor. HIRC tiene una profundidad de mejoramiento limitada al máximo de 1.5m 2.0m. Se implementa idealmente como complemento de otros métodos de compactación profunda como la Vibro-compactación o la Compactación dinámica (técnicas no efectivas para compactar suelos superficiales).

Applications

  • Una forma económica y rápida de densificar grandes extensiones de tierra, donde se requiere una compactación en un esfuerzo de los 1.5 a 2.0 m superiores en comparación con la compactación capa por capa;
  • Técnica de compactación para suelos superficiales, complementaria a la vibro-compactación y la compactación dinámica en proyectos de recuperación de suelos, edificios, islas artificiales, oleoductos, terraplenes de carreteras y ferrocarriles, plantas de energía e infraestructura en general.

Advantages

  • Rápido, relativamente barato comparado con la compactación por capas.
  • No requiere múltiples levantamientos de material, se puede compactar una capa de hasta 1.5-2.0 metros en un solo esfuerzo.

Disadvantages

  • Limitado a la profundidad de mejoramiento de 1.5 a 2.0 m (máximo).
  • No está diseñado para proyectos más pequeños (menos de 1 Ha), ya que requiere cierta velocidad y varias pasadas sobre el suelo.
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