Compactacin dinmica clsica (CDC)

Es un mtodo en el que la mejora del terreno se logra mediante la densificacin provocada por la aplicacin repetida, en puntos convenientemente espaciados de la superficie del mismo, de impactos de gran energa (Fotos III-1 y III-2).

Foto III-1 Compactacin dinmica clsica

Foto III-2 Crteres producidos en la aplicacin de la compactacin dinmica clsica.En esta tcnica, grandes pesos (10 a 20 ton) al caer desde alturas elevadas(15 a 30 m), compactan el terreno hasta que despus de un cierto nmero de impactos, no se obtiene ninguna disminucin de volumen, pues la elevacin de la presin intersticial hace que el suelo se comporte como un lquido (se produce licuacin). Se detiene el trabajo hasta la disipacin del exceso de presin intersticial, y a continuacin, se efecta una nueva pasada (Figura III-8).Se comprende que cuanto mayor sea la permeabilidad del terreno tratado, menores sern la elevacin de la presin intersticial provocada por los impactos y el periodo necesario para su disipacin. La capacidad portante del terreno que es prcticamente nula en el momento del hidrofracturacin y licuefaccin, aumenta hasta valores superiores a los existentes antes del golpeo, a medida que desaparece el exceso de presin intersticial y se gana resistencia.La densificacin se produce por el cizallamiento alternado que origina en el terreno las ondas de corte generadas por los impactos. Se trata de una vibracin libre que se propaga radialmente desde la superficie hacia el interior, y que rpidamente se amortigua tras algunas oscilaciones.

Figura III-8 Evolucin de la energa, la variacin de volumen, la presin intersticial y la resistencia del terreno durante la compactacin dinmica: a) en una fase, b) en varias fases. (Armijo, 1995).

Antes de comenzar el tratamiento, es importante prever aproximadamente la mejora del terreno que se puede conseguir y en funcin de ella, definir el programa de ejecucin en aspectos tales como: asiento instantneo, energa de saturacin por fases, nmero de fases, separacin entre los puntos de impacto y energa, y nmero de impactos por puntos en cada fase, perodos de disipacin de presiones intersticiales, energa total etc. El programa de ejecucin definitivo se establece tras comprobar el inicial en las pruebas de comienzo de obra.La profundidad mxima que puede alcanzarse y el grado de mejora del terreno que puede obtenerse son aspectos fundamentales, que junto con el tipo de suelo, gobiernan el diseo de un tratamiento con compactacin dinmica.El programa de golpeos es otro aspecto importante. La primera pasada ha de ejecutarse con los puntos de cadas ampliamente separados y con impactos de gran energa, a fin de mejorar los niveles ms profundos del tramo a tratar; las pasadas siguientes con impactos ms cercanos y de menor energa, compactan las capas ms superficiales. En todo caso el metro inicial requiere un tratamiento posterior complementario (compactacin por medios convencionales).En suelos semisaturados o saturados cuyo contenido de finos (CF) sean mayores a un 15 a 20% la compactacin dinmica pierde su eficacia (Figura III-4) y su proceso de ejecucin se vuelve lento, porque las fases previstas para aplicar la energa especfica de proyecto deben dividirse en pasadas con tiempos de espera variables, dependiendo del contenido de finos y de las caractersticas de stos.En funcin de los datos obtenidos en seis casos reales (Armijo, 1995) y de los estudios de Mayne y otros (1984), la profundidad de influencia (D) de la compactacin dinmica clsica (CDC) vendra dada, aproximadamente, por la siguiente frmula:D = n W H (III 1)En la cual W es el peso en toneladas de la masa que se deja caer, H es la altura de cada en metros y n es un coeficiente que vara entre 0.6 (gravas y arenas limpias) y 0,35 (arenas limosas y limos con IP 10 %), aproximadamente. Teniendo en cuenta lo anterior y las capacidades mximas de las gras normalmente disponibles (H 30 m, W 20 t), se puede concluir que para la CDC las D mximas varan entre 7 y 12 m, aproximadamente.

Compactacin rpida por impactos o compactacin dinmica rpida (CDR)

La compactacin dinmica rpida (CDR) es una nueva tcnica de mejora del terreno nueva, anloga a la compactacin dinmica clsica (CDC). En ambas tcnicas la mejora del terreno se logra mediante la densificacin provocada por la aplicacin repetida, en puntos convenientemente espaciados de la superficie del mismo, de impactos de gran energa (Foto III-3).En la CDR se utiliza una pesa de 7 t la cual se levanta con un sistema hidrulico hasta una altura de 1.2 m y a continuacin se deja caer sobre una zapata de acero especialmente diseada, de 1.5 m de dimetro, con una frecuencia de hasta 50 golpes por minuto (Foto III-3). Normalmente, en cada fase se aplican unos 40 a 60 golpes en cada uno de los puntos de compactacin (Foto III-4), los cuales se distribuyen segn mallas triangulares o cuadradas, de 1.5 a 2 m de lado (Figura III-9).

Foto III-3 Compactacin dinmica rpida.

Foto III-4 Detalle de la zapata que recibe los impactos en la CDR.En general se realizan dos o ms fases, con los puntos de compactacin desfasados entre s, hasta alcanzar la energa por unidad de superficie o energa especfica de diseo (Ee).Al igual que en la CDC, para alcanzar la Ee de diseo se realizan dos o ms fases. La primera fase debe ejecutarse con los puntos de cada ampliamente separados, segn mallas cuadradas de 4 a 6 m de lado, y con impactos de gran energa, a fin de mejorar los niveles ms profundos del tramo a tratar. Las fases siguientes deben hacerse con impactos ms cercanos, segn mallas cuadradas de 2 a 3 m de lado, y de menor energa, con el objeto de compactar las capas ms superficiales. En ambas tcnicas debe realizarse una regularizacin del terreno al final de cada fase y una compactacin por medios convencionales del metro o medio metro superior, al finalizar la ltima fase, segn se trate de una CDC o CDR, respectivamente.

Figura III-9 Distribucin de puntos de compactacin habitual en la CDR.El mecanismo de densificacin con este tipo de tcnica, es similar al de la compactacin dinmica convencional, el cual se encuentra descrito en el punto anterior.Al igual que la compactacin dinmica, su aplicacin pierde eficacia cuando el contenido de finos es superior a un 15 20%.Las profundidades mximas alcanzadas con este tipo de tratamiento varan entre 3 y 5 m, dependiendo de las caractersticas del terreno.Debido a la menor energa de golpeo que utiliza, la CDR produce un impacto medioambiental, en trminos de ruido y de vibraciones, bastante inferior al de la CDC. Esto genera menos molestias a las personas y permite realizar trabajos de compactacin ms prximos a estructuras existentes, sin correr el riesgo de afectarlas.