COMPACTACIN DE ENROCAMIENTOS

El desarrollo moderno de las vas terrestres, exige mayores requerimientos de pendiente y curvatura, y esto provoca la necesidad de construir terraplenes de altura cada vez mayor. Como consecuencia natural de la necesidad prctica de utilizar los materiales en el sitio, es tambin muy comn que esos terraplenes hayan de ser construidos con fragmentos de roca y suelos gruesos. De esta manera la construccin de pedraplenes de gran altura es cada vez ms frecuente y es de esperar que en el futuro sean cada da ms numerosos y ms altos.

Los suelos gruesos y los fragmentos de roca dan lugar a serios problemas de compresibilidad cuando estn sujetos a los altos niveles de esfuerzos que suponen los actuales pedraplenes altos; seguramente deben vigilarse estos problemas en estructuras cuyas alturas sobrepasen los 20 o 30 m.

En pocas recientes ha tenido un gran impulso la tecnologa de la construccin de pedraplenes; ello es debido a los aportes de la experiencia de la construccin de grandes presas. Esta experiencia es muy valiosa cuando se extrapola a carreteras, pero ello no quiere decir que la extrapolacin pueda hacerse ciegamente, pues entre ambos casos existen diferencias que no deben ignorarse, que probablemente no se entiendan del todo y que ameritan investigacin especializada en el campo de las vas terrestres. Basta sealar, como un ejemplo, que en el caso de las presas los enrocamientos suelen hacerse con materiales muy seleccionados y muy limpios, en tanto que en las carreteras existe el imperativo econmico de utilizar materiales mucho ms alterados y con porcentajes nada despreciables de suelos finos.

Obviamente los fragmentos de roca se han usado siempre en las vas terrestres y existe una definida tendencia de los ingenieros interesados a considerarlos como un material inerte, del que no es posible esperar serios problemas de comportamiento. En gran medida esto fue cierto y debe entenderse que las preocupaciones que motivan este prrafo se relacionan no tanto con el uso del material en s, cuanto con el hecho de que la altura de los modernos pedraplenes impone niveles de esfuerzos que hace que muchas situaciones actuales difieran de las pasadas no en forma cuantitativa, sino cualitativa.

La prctica usual en la construccin de carreteras acepta que la base de pedrapln se forme rellenando el fondo de la barranca, sin tratamiento previo de este, con enrocamiento a volteo, hasta obtener una superficie de trabajo lo suficientemente amplia como para que puedan operar los equipos de construccin. Sin duda resulta mejor la prctica de desmontar y despalmar el terreno natural, eliminando alguna formacin de suelo de baja resistencia que pudiese romper la homogeneidad del apoyo; esto no puedo lograrse en construccin bajo agua.

En muchas ocasiones la masa del pedrapln sobre la base no recibe ningn tratamiento mecnico especial, el que se reserva cuando mucho para una capa de mejoramiento de material ms fino y, desde luego, para la subrasante y capas del pavimento. Esta prctica debe abandonarse en lo que se refiere al cuerpo del pedrapln, en beneficio del buen comportamiento de la estructura.

La colocacin de fragmentos de roca a volteo produce una masa suelta totalmente segregada y muy compresible. Las observaciones realizadas con terraplenes de prueba y los resultados de ensayos recientes han modificado de manera fundamental el criterio de los ingenieros sobre los problemas conectados con la construccin de estas estructuras.

Es probable que el primer esfuerzo que deba hacerse en la investigacin futura se refiera a una clasificacin adecuada de los materiales para enrocamiento y en las pruebas ndice que sirven de norma a tal clasificacin y que permitan distinguir los materiales limpios de los contaminados, los gruesos de los finos, etc. En Mxico se considera un enrocamiento limpio el que est formado por fragmentos de roca y pequeas cantidades de finos mayores que la malla No. 4, siendo mnimo el contenido bajo dicha malla. Tentativamente, se ha dicho que un enrocamiento que contiene ms de 5% de material menor que malla No. 4 es contaminado. Es material grueso el mayor de 6 mm y fino el menor. No existen pruebas estndar universalmente aceptadas para catalogar la fraccin gruesa de los pedraplenes (mayor de 6 mm) y en Mxico se han adoptado para ello las normas tradicionales para juzgar la sanidad de los agregados de concreto, a las que se aade un estudio sobre el tipo de roca, forma de los fragmentos, caractersticas de la meteorizacin, etc. La fraccin fina se juzga en Mxico con el SUCS.

La granulometra es una propiedad importante en el comportamiento de los enrocamientos. En un material uniforme (Cu < 10) los contactos entre los granos ocurren a travs de pocos puntos, en los que se concentran mucho los esfuerzos, propicindose la rotura de granos y el flujo plstico de la roca, todas causas de deformacin. Correspondientemente un enrocamiento bien graduado debe resultar menos deformable.

La rotura de granos puede comenzar a niveles de esfuerzos relativamente bajos y se ha visto en pruebas triaxiales con presiones de confinamiento menor que 5kg/ cm2.

La compactacin de los enrocamientos tiene una influencia muy marcada tanto en su compresibilidad como en su resistencia y ello es vlido tanto para los enrocamientos limpios como para los relativamente ms contaminados. La granulometra ejerce tambin una influencia notable en los resultados de la compactacin de estos materiales y, para la misma energa de compactacin, material bien graduado adquiere una compacidad mayor que el uniforme. Sin embargo, no siempre es fcil de obtener una buena composicin granulomtrica, sobre todo en el caso en que la roca provenga de la explotacin de macizos con explosivos, a no ser que el fracturamiento natural de la roca induzca la obtencin de un material bien graduado. Las mezclas de grava y arena de ro tienen por lo general buena granulometra y granos sanos, por lo que constituyen excelentes materiales. Otro hecho que favorece la colocacin de un material con granulometra adecuada es el evitar la segregacin de los fragmentos durante las maniobras de transporte y tendido en el pedrapln; a ello contribuye el limitar la altura de cada al mnimo posible y el uso de precauciones especiales de tendido. La segregacin es poco significativa en materiales de granulometra uniforme.

La compacidad de los materiales de enrocamiento despus de compactados no es fcil de medir. Cuando los fragmentos no son muy grandes se utiliza el concepto de compacidad relativa.

Los enrocamientos se compactan actualmente con rodillos vibratorios de 10 a 15 toneladas de peso, cuando son relativamente limpios y no estn formados por fragmentos muy grandes, de ms de 30 cm. Los enrocamientos ms gruesos o los de escasa altura, formados por material muy bien graduado, pueden compactarse con un tractor pesado, como mnimo de 4 pasadas. Los enrocamientos contaminados, con ms de 15 % de material fino plstico, se han compactado exitosamente con rodillos neumticos muy pesados, de 50 toneladas o an ms.

MAQUINARIA UTILIZADA PARA LA COMPACTACIN DE ENROCAMIENTOS.

a) RODILLOS VIBRATORIOS DE 10 A 15 TON. DE PESO

Relativamente limpios y no estn formados por fragmentos muy grandes, de ms de 30 cm.

b) TRACTOR PESADO CON MINIMO DE 4 PASADAS

Los enrocamientos ms gruesos o de escasa altura, formados por materiales bien graduados

c) RODILLOS NEUMTICOS MUY PESADOS, DE 50 TON O AUN MAS

Con ms de 15% de material fino plstico.

El espesor de las capas de pedrapln depende del tamao mximo de los fragmentos de roca. Los fragmentos de menos de 30 cm suelen disponerse en capas de 50 cm de espesor en estado suelto. En el caso de los grandes fragmentos, este espesor puede aumentar hasta un metro o ms.

Es una norma muy recomendable para la construccin de grandes pedraplenes el seleccionar cuidadosamente al material producto de la excavacin de un corte o del prstamo de una roca, separndolo en dos tipos, uno de ellos con fragmentos menores de 30 cm y el otro, con los fragmentos mayores. Esta clasificacin ha de hacerse en el frente de trabajo. Conviene colocar la parte ms fina en el centro del pedrapln, dejando los fragmentos grandes para las zonas adyacentes a los taludes.

La experiencia ha demostrado que es una prctica recomendable para reducir la compresibilidad de los pedraplenes el humedecimiento del material al colocarlo. Este hecho esta corroborado por investigacin de laboratorio, donde se ha visto que al hacer pruebas de compresibilidad a los materiales gruesos y someterlos en un momento dado a un humedecimiento intenso, se produce en ese momento un aumento drstico y muy rpido en la deformacin. De esta manera, la prctica de humedecimiento conducira producir la deformacin del pedrapln durante la construccin, evitando que se presentase posteriormente. Las razones de ese aumento rpido de deformabilidad con el humedecimiento no estn del todo dilucidadas, pero se han relacionado con cierto reblandecimiento de las aristas y picos de los fragmentos de roca, que toleran menos, cuando estn humedecidos, las concentraciones de esfuerzo que en ellos se producen.

Segn la informacin disponible en la actualidad, el agua debe incorporarse a razn de 300 o 400 lt/m3. Un pedrapln importante debe ser siempre instrumentado, para conocer su comportamiento y adquirir experiencia para otras obras futuras.

Bibliografa: La Ingeniera de Suelos en las Vas Terrestres, Carreteras, Ferrocarriles y Aeropistas, Rico Rodrguez, Alfonso, Vol. 1.

ASIGNATURA:

GEOTECNIA APLICADA A LAS VAS TERRESTRES

HORARIO: L-V: 18:00-19:00 HRS. /B6

COMPACTACIN DE ENROCAMIENTOS

EQUIPO #4:

ELMIR IVN OZUNA LPEZ.

OMAR ANGELES HERNANDEZ.

EDER ISAAS CRUZ.

CATEDRTICO:

ING. JAIME SNCHEZ VIZCANO.

OAXACA DE JUREZ, OAXACA, A 20 DE JUNIO DE 2015.