3.1 compactación de suelos granulares 1 de 2 (1)
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M e j o r a m i e n t o d e s u e l o
s - C o m p a c t a c i ó n d e s u e l o s g r a n u l a r e
s
Los métodos de compactación
SUELO GRANULAR SUELO COHERENTEArena suelta Arcilla blanda
Densificación Eliminación del agua –consolidación
Compactación estática Precarga Precarga+ drenesCompactación dinámica Drenes
Pilas de grava Tratamiento térmico
Explosivos Tratamiento químicoVibroflotación
Pilotes de compactación
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s - C o m p a c t a c i ó n d e s u e l o s g r a n u l a r e
s
Programa
A. Inyección sólida
B. Compactación dinámica
C. Pilas de grava
D. Explosivos
E. Vibroflotación
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Programa
A. Inyección sólida
B. Compactación dinámica
C. Pilas de grava
D. Explosivos
E. Vibroflotación
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Principio
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Principio
Arena
Perforación
Paso deinyección:
50-100cm
Suelo plastificado
Suelo seudo-plastificado
Mortero
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Bulbo en laboratorio
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Bulbo en condiciones reales
SuelocompactadoMaterialinyectado
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Requisitos del material de inyección
! Debe ser bombeable
! No debe fracturar el suelo
! No debe impregnar el suelo" Granulometría especifica
"
Cantidad de agua controlada
"
Slump ! 3-8cm
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Posibles causas de fracturación
! El terreno" Fisuras
" Debilidades locales
" Drenaje natural
insuficiente
! La profundidad" Poca carga vertical
" Cerca a una
pendiente
! El mortero" Propiedades
rheológicas
" Demasiada fluidez
! Los parámetros deinyección" Velocidad demasiado
rápida
"
Presión demasiadoalta
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Parámetros de tratamiento: volumen
! Tasa de tratamiento :" Vi / Vt (incorporado / tratado)
! Depende del indice de vacíos del suelo
!
Valores usuales : 4-10%
! Valor más empleado : 5%
!
Valores en casos extremos (vacíos) :15-20%
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Parámetros de tratamiento: presión
! 1bar por m de profundidad" 5 a 30bares
" 5 primeros m difíciles de tratar, exige inyección haciaabajo
! Tener en cuenta las pérdidas de carga
! Ajustar el caudal para que la presión no subademasiado rápidamente, lo que permite una mejortasa de incorporación
"
20l/min en suelos poco permeables y cerca a la superficie" 100l/min en suelos drenados y en profundidad
intermedias
" Hasta 300l/mn en vacíos y profundidades grandes
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De 1.5 a 3m
! Cuadrada
! Colmena
Parámetros de tratamiento : retícula
Perforaciones primarias
Perforaciones secundarias
Perforaciones terciarias
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Elementos necesarios para el diseño
! Estudio de suelos" Ensayos presiométricos
" Perforación con grabación de parámetros
"
SPT, CPT
! Ensayos en el sitio" Selección del material a incorporar
"
Definición de los parámetros de tratamiento
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Controles
! Durante el desarrollo de la obra"
Grabación de parámetros de perforación
"
Grabación de parámetros de inyección
"
Nivelación topográfica" Inclinómetros
" Rc y rigidez del mortero (efecto de inclusión)
!
Al final de la obra"
Ensayos presiométricos
" Perforación con grabación de parámetros
"
SPT, CPT
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Representación en planta
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Mejoramiento según ensayopresiométrico
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Ventajas
! Localización del tratamiento donde más senecesite
! Ausencia de movimiento de tierra! Ausencia de vibraciones y de impacto a los
vecinos! Homogenización de terrenos heterogéneos! Facilidad para adaptarse a condiciones de
suelos imprevistos!
Tratamiento independiente de la profundidad! Máquina de tamaño (altura, ancho) reducido! Posibilidad de perforación inclinada
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Aplicaciones de la técnica
! Mejoramiento de la capacidad portante
! Reforzamiento de fundaciones en caso deasentamientos
! Inyección de compensación
! Tratamiento de vacíos
! Reducción del potential de licuación
! Mejoramiento de la capacidad por punta y/o fuste de pilotes
! Estabilización de deslizamientos de taludes
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Ejemplo de diseño (licuación) – Brest(Francia)
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Ejemplo de diseño (licuación) – Brest(Francia)
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Ejemplo de diseño (licuación) – Brest(Francia)
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Ejemplo de diseño (licuación) – Brest(Francia)
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Aplicación: inyección de compensación
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Aplicación: inyección de compensación
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Asentamientos
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Programa
A. Inyección sólida
B. Compactación dinámica
C. Pilas de grava
D. Explosivos
E. Vibroflotación
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Link página Menard
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Principio
! Soltar una carga para compactar por impacto" Alturas hasta 40m
" Cargas hasta 200 toneladas
" Un impacto cada 1 a 5 minutos
"
En varias fases (semanas de diferencia)!
Retícula y energía determinadas después de unaprueba en el sitio (4-8m)
! Adaptado para suelos granulares" Energía para limos = 3 x energía para arena limpia
"
Problema del tiempo de disipación de presión de poros
! Se puede cumular con precarga y drenesverticales
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HM
Principio
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Ondas de corte S y
ondas de Rayleigh:
• esfuerzo cortante entre
partículas de suelos y
reorganización de ellas
hacia un etado más denso
’= 0
Ondas de compresión P:
• Aumento presión de poros
• Dislocación de matriz
Ondas en suelos
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Efecto de la compactación dinámica
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Efecto de la compactación dinámica
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Equipos: algunos livianos
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Tripodo – 50 tons a 40m
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Giga machine - 200 tons a 24 m
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Giga machine - 200 tons a 24 m
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La masa
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Tratamiento bajo el agua
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Video
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Prueba preliminar
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Prueba preliminar
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Retículas sucesivas (4 a 20m)
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Retículas sucesivas (4 a 20m)
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Control con presiómetro
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Control con SPT
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Mejoramiento vs energía
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Mejoramiento vs energía
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Profundidad de tratamiento vs energía
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M e j o r a m i e n t o d e s u e l o s - C o m p a c t a c i ó n
d e s u e l o s g r a n u l a r e s
Efecto contra la licuación
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Vibraciones…
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… Y sus efectos
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Efecto de las vibraciones - Edificios
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M e j o r a m i e n t o d e s u e
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Efecto de las vibraciones - Edificios
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M e j o r a m i e n t o d e s u e
l o s - C o m p a c t a c i ó n
d e s u e l o s g r a n u l a r e s
Velocidad de partículas vs energía y distancia
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d e s u e l o s g r a n u l a r e s
Atenuación por zanja
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M e j o r a m i e n t o d e s u e
l o s - C o m p a c t a c i ó n
d e s u e l o s g r a n u l a r e s
Programa
A. Inyección sólida
B. Compactación dinámica
C. Pilas de grava
D. Explosivos
E. Vibroflotación
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M e j o r a m i e n t o d e s u e
l o s - C o m p a c t a c i ó n
d e s u e l o s g r a n u l a
r e s
Principio
!
Otro nombre: sustitución/reemplazo dinámico
! Un híbrido entre compactación dinámica y
columnas de grava
!
Aplica para suelos cohesivos de pocahomogeneidad
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M e j o r a m i e n t o d e s u e
l o s - C o m p a c t a c i ó n
d e s u e l o s g r a n u l a
r e s
Principio
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M
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l o s - C o m p a c t a c i ó n
d e s u e l o s g r a n u l a
r e s
Principio
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150 T150 T
Guyana francesa – Estructura de lanzamiento de Ariane – 1989
Ejemplo de obra
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Ventajas
!
Fuerte incremento de rigidez, capacidadportante y drenaje vertical
! Tasa de incorporación muy alta (20-25%) de
grava, alta compacidad
" Buena resistencia al corte
" Elementos poco esbeltos (2 a 3m de diámetro) de
capacidad de carga alta (150ton)
!
Mejora el suelo circundante entre un 25% (ensuperficie) y un 50% (a mayor profundidad)
! Homogeneiza un suelo heterogeneo (puntos
débiles)
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Programa
A. Inyección sólida
B. Compactación dinámica
C. Pilas de grava
D.Explosivos
E. Vibroflotación
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Principio
! Una explosión profunda va a reorganizar y compactarel suelo"
Licuación!
Suelos granulares sin finas" Drenaje muy importante (eliminar capas superficiales
impermeables)
! Suelos finos amortiguan
!
Suelos secos o saturados"
Suelo parcialmente saturado amortigua las ondas! Ensayos en el sitio definen:
" Distribución de cargas (cada 3 a 7m)"
Intervalos entre detonaciones
"
Cargas explosivas! Intervalos cortos : mayor profundidad! Intervalos largos : mayor compactación
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Retícula
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Interés de una zanja perimetral
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Otra aplicación