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RODILLOS DE COMPACTACIÓN Los rodillos de compactación son herramientas de construcción utilizadas para la condensación de una gama de superficies del suelo, que generalmente se realiza durante la construcción de caminos. Éstos funcionan utilizando el peso de este vehículo para comprimir la superficie. La compactación fue realizada inicialmente por los rodillos con ruedas llenas de aire. El rodillo fue inventado por los hermanos Hamm a comienzos del siglo XX. Pero fue la empresa Dynapac quien lanzó el primer rodillo vibratorioen1947 La compactación en el campo se logra haciendo pasar sobre un suelo un equipo pesado un determinado número de veces. Esto representará una determinada energía de compactación en obra. Por ejemplo, una capa uniforme de suelo de 10 a 30 centímetros de espesor se compacta con varias pasadas de un equipo de compactación mecanizado. Los métodos más conocidos de aplicación de energía son por presión usando un peso estático, por vibración sacudiendo las partículas y por amasado, manipulando o reacomodándolas No se puede decir que exista un equipo que corresponda a uno solo de los métodos de compactación. Los fabricantes han desarrollado distintos rodillos compactadores que incorporan en sus capacidades de funcionamiento al menos a uno de los métodos de compactación mencionados. MECANICA DE SUELOS II Página 1
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Los rodillos de compactación son herramientas de construcción utilizadas para la condensación de una gama de superficies del suelo, que generalmente se realiza durante la construcción de caminos. Éstos funcionan utilizando el peso de este vehículo para comprimir la superficie. La compactación fue realizada inicialmente por los rodillos con ruedas llenas de aire. El rodillo fue inventado por los hermanos Hamm a comienzos del siglo XX. Pero fue la empresa Dynapac quien lanzó el primer rodillo vibratorioen1947La compactación en el campo se logra haciendo pasar sobre un suelo un equipo pesado un determinado número de veces. Esto representará una determinada energía de compactación en obra. Por ejemplo, una capa uniforme de suelo de 10 a 30 centímetros de espesor se compacta con varias pasadas de un equipo de compactación mecanizado. Los métodos más conocidos de aplicación de energía son por presión usando un peso estático, por vibración sacudiendo las partículas y por amasado, manipulando o reacomodándolas
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RODILLOS DE COMPACTACIÓN
Los rodillos de compactación son herramientas de construcción utilizadas para la condensación de una gama de superficies del suelo, que generalmente se realiza durante la construcción de caminos. Éstos funcionan utilizando el peso de este vehículo para comprimir la superficie. La compactación fue realizada inicialmente por los rodillos con ruedas llenas de aire. El rodillo fue inventado por los hermanos Hamm a comienzos del siglo XX. Pero fue la empresa Dynapac quien lanzó el primer rodillo vibratorioen1947
La compactación en el campo se logra haciendo pasar sobre un suelo un equipo pesado un determinado número de veces. Esto representará una determinada energía de compactación en obra. Por ejemplo, una capa uniforme de suelo de 10 a 30 centímetros de espesor se compacta con varias pasadas de un equipo de compactación mecanizado. Los métodos más conocidos de aplicación de energía son por presión usando un peso estático, por vibración sacudiendo las partículas y por amasado, manipulando o reacomodándolas
No se puede decir que exista un equipo que corresponda a uno solo de los métodos de compactación. Los fabricantes han desarrollado distintos rodillos compactadores que incorporan en sus capacidades de funcionamiento al menos a uno de los métodos de compactación mencionados.
OBJETIVO DE LOS RODILLOS DE COMPACTACIÓN
El objetivo es el mejoramiento de las propiedades mediante procesos
artificiales, por el cual se pretende obtener mejores características en los
suelos, de tal manera que la obra resulte duradera y cumpla con el objetivo
para el que fue proyectada.
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Los diferentes rodillos realizan diferentes métodos de impacto en el suelo de acuerdo al tipo de compactación que se requiere que pueden ser:
Por presión Por impacto Por vibración
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TIPOS DE RODILLOS
El problema de la compactación de suelos va ligado al tipo del material a compactar y esta es la razón de la existencia de múltiples y diferentes equipos en el mercado. Los equipos de compactación se dividen en grupos.
RODILLO
DE RUEDASMECANICANEUMATICAS
DE TAMBORLISOPATA DE CABRA
VIBRATORIO
1- RODILLOS DE RUEDAS
1.1. RODILLO LISOS DE RUEDAS METALICOS
Normalmente la plancha de tres ruedas es usada en la compactación de sub bases y bases de pavimento, debido a la mayor presión que ejercen las ruedas traseras. Las ruedas traseras son las motrices. El rodillo de tres ruedas tiene la ventaja de que cubre por completo el área por donde pasan los rodillos motrices.
1.2. RODILLO NEUMÁTICO
son muy eficientes y a menudo para compactación de sub bases, bases y carpetas, sus bulbos de presión son semejantes a los rodillos metálicos , pero el área de contacto permanece constante por lo que no se produce el efecto de reducción del bulbo.
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compactadores neumáticos grandes proveen manipulación de suelos cohesivos, con llantas y cargas grandes son capaces de compactar capas gruesas ( 0.50 a 0.80 m) , en cambio en materiales plásticos pueden causar excesivo desplazamiento del material superficial. Las llantas tienden a rebotar con las desigualdades del terreno
Formados por hileras delanteras y traseras de neumáticos lisos, en número, tamaño y configuración tales que permitan el solape de las huellas de las delanteras con las de las traseras. Puede operar arrastrado por tractores o ser autopropulsado. Su máxima eficiencia se logra en suelos no cohesivos, materiales granulares, y para el terminado de compactación en la superficie de las distintas capas.
Características:
Tienen ruedas de caucho, generalmente poseen 2 ejes; con 3 o 4 ruedas en el eje delantero y 4 o 5 en el eje trasero
Las ruedas se mueven independientemente hacia arriba y hacia abajo.
La acción compactadora se debe a la presión que las llantas transmiten sobre la capa de suelo
Los rodillos neumáticos serán de llantas lisas y tendrán una carga por rueda como mínimo de 1000 kg, para carpetas de 5 cm de remolcados
Ventaja
que pueden compactar capas más gruesas
y a mayor velocidad
ventaja económica
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y material grueso de mayor tamaño
Aplica a la superficie la misma presión en todas las pasadas.
Superficie de contacto depende de: peso del rodillo, presión de inflado
Aplicación uniforme de presión, las llantas delanteras y traseras se deben superponer ligeramente (espacio libre entre ruedas 2/3 de la huella)
Distribución de las llantas
Ruedas delanteras oscilantes
Ruedas traseras en el eje rígido
La distribución de las ruedas hace que las ruedas traseras compacten las áreas no compactadas por las delanteras
Para la compactación de mezclas asfálticas e ideal también para la compactación de bases, sub-bases y suelo estabilizados con cal, cemento, etc.
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2. RODILLO DE TAMBOR
2.1. RODILLO DE TAMBOR LISO TANDEM
Pueden tener dos o tres rodillos, y se fabrican en diversos tamaños, anchos y diámetros de rodillos, con pesos que varían de 3 a 14 toneladas. Las aplanadoras tándem se emplean generalmente para
Esta maquinaria de la construcción consiste en un chasis lastrado, generalmente autopropulsado, sobre rodillos lisos metálicos. Debido a la gran presión de contacto que transmiten pueden operar solamente sobre materiales con elevada capacidad portante.
Peso: varía entre 14 – 20 toneladas
En un rodillo liso la compactación se realiza de arriba hacia abajo disminuyendo con la profundidad de la capa
Se recomienda compactar en capas sueltas de 20 cm, con número de 8 pasadas
Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos limpios, así como el acabado de la superficie superior de las capas compactadas y en los concretos asfalticos y piedras trituradas.
Sí se utiliza en arcillas y limos plásticos, es común que se presenten fracturas en la parte superior de la capa por excesiva compactación en comparación al lecho inferior no es recomendable su uso.
El efecto de la compactación se reduce considerablemente a medida que se profundiza en la capa
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2.2. Remolcados:
• Rodillos Cilindros montados en un marco remolcado.• Se pueden lastrar ya sea con arena húmeda o agua.
2.3. Autopropulsados:
Constan de uno a dos rodillos.
Son utilizados para materiales que no requieren concentraciones elevadas de presión (no cohesivos), suelos granulares con pocos finos.
Sí se utiliza en arcillas y limos plásticos es común que se presenten fracturas en la parte superior de la capa por excesiva compactación en comparación al lecho inferior, no es recomendable su uso.
Espesor de la capa: 10 – 20 cm
2.4. RODILLO PATA DE CABRA:
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Consiste en un cilindro en el cual hay unas piezas soldadas que sobresalen, conocidas como patas de cabra que tienen forma piramidal o una serie de puntas tronco-cónicas de 18 a 23 cm de altura. El cilindro de la pata de cabra está hueco y puede llenarse con agua, arena o ambas para aumentar su peso. El número máximo de patas por m2 de área del tambor, es 12.
También realiza compactación por amasado llamado efecto de manipuleo, es el producido por tensiones tangenciales que redistribuyen las partículas para de esta manera aumentar su densidad.
Pueden ser ligeros o pesados.
Características de los ligeros son:
Diámetro del tambor sin las patas…………….…….… 1.0 m
Longitud del tambor……………………………………. 1.2 m
Longitud de las patas………………………………….. 0.18 m
Características de pesados son:
Diámetro del tambor sin las patas……………………… 1.5 m
Longitud del tambor…………………………….………….1.5 m
Longitud de las patas……………………………………....0.23 m
Los rodillos pata de cabra dan al terreno una presión que varía:
con tambor vacío ………………………………… de 10 a 21 kg /cm2
Con tambor lleno de agua ……………………….de 17 a 34 kg/cm2
Con tambor lleno de arena……………………… de 30 a 42 kg/cm2
Los rodillos tipo pata de cabra crean fuerzas de corte en el suelo debido a las protuberancias fundidas en la superficie de los tambores. Al girar los tambores, los bordes de las protuberancias que penetran el suelo cortarán o cizallarán el suelo, rompiendo el ligante molecular entre las partículas adyacentes. Esto permitirá entonces que el suelo cohesivo sea compactado.
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Características
la compactación se realiza de abajo hacia arriba originando una mayor presión en el lecho inferior.
Se recomienda compactar en capas sueltas de 30 cm de espesor, utilizando una penetración del 20 % - 50 % de su longitud
Se recomienda un número mínimo de 24 pasadas
A medida que aumenta el nº de pasadas, disminuye la penetración.
Siempre queda la superficie distorsionada, pero se compacta bajo la siguiente capa
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Superficialmente éstos dejan un porcentaje de vacías mayor que otros equipos, ya que tienen un menor cubrimiento de la superficie por ello se combina con otro equipo.
Luego de que la penetración de los vástagos no supera los 10 cm, se termina con un rodillo vibratorio liso y/o pata de cabra, y/o neumáticos pesados.
Finalmente puede convenir: alguna pasada de rodillo neumático ya que el mismo tiende a sellar la superficie.
Velocidad de marcha del rodillo pata de cabra
Si aumenta la velocidad aumenta el rendimiento. Efecto de impacto al avanzar el equipo aplica un esfuerzo
dinámico sobre el suelo. Sólo se logra con un rodillo autopropulsado, que opera con
velocidad de hasta 25 km/h.
3. RODILLO VIBRATORIO
Existen de varias clases con ruedas metálicas o con llantas neumáticas y además, los hay con autopropulsión o de remolque. el rodillo vibra a frecuencia relativamente baja mediante la acción de un motor independiente, este tipo de equipo produce una compactación muy buena en materiales arenosos.
Funcionan disminuyendo temporalmente la fricción interna del suelo. Como en los suelos granulares (gravas y arenas) su resistencia depende principalmente de la fricción interna (en los suelos plásticos depende de la cohesión), la eficiencia de estos compactadores está casi limitada a suelos granulares.
La vibración provoca un reacomodo de la partículas del suelo que resulta en un incremento del peso volumétrico, pudiendo alcanzar espesores grandes de la capa (0.80 m).
Estos compactadores se clasifican por su tamaño, pequeños hasta 9 ton de fuerza dinámica y grandes de más de 9 ton, pudiendo llegar hasta 20 ton los grandes pueden llegar a sobre esforzar suelos débiles, es necesario
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manejarlos con cuidado. Todos los vibradores deben de manejarse a velocidades de 2.5 a 6 km/h.
Este tipo de maquinaria de construcción son equipos que combinan la presión que origina el peso del equipo con un efecto vibratorio. 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 centrífuga que se suma o se resta al peso de la máquina. Se fabrican equipos, tanto remolcados como autopropulsados, de los tipos rodillo liso, rodillo pata de cabra, y rodillo neumático.
RODILLOS VIBRO COMPACTADORES
Este tipo de maquinaria de construcción son equipos que combinan la presión que origina el peso del equipo con un efecto vibratorio
Las compactadoras vibratorias proporcionan la fuerza compactadora mediante una combinación del peso y la vibración de su rodillo
De mayor utilización en suelos granulares
Del tipo hidráulico pulsatitivo
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O, masas desbalanceadas
Estos proporcionan un efecto vibratorio al elemento compactador
Los suelos más apropiados son los granuales
El contenido de agua óptimo es bastante menor
Se puede trabajar con capas de mayor espesor
Características:
Se recomienda compactar en capas de 20 cm, sin embargo también se compacta en capas de hasta 60 cm
El número de pasadas debe ser de 8 como mínimo
4. RODILLO COMPACTADOR DE IMPACTO
Utilizan sus ruedas no circulares (forma de levas) para comprimir, frotar, amasar e impactar periódicamente los materiales rocosos del suelo
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Últimamente se han desarrollado algunos sistemas de compactación de intensidad mayor a los de los rodillos vibratorios, pero menor a la compactación dinámica. Se trata del sistema denominado HEIC (High Energy Impact Compaction), que es un sistema de compactación con rodillos por impactos de gran energía.
Se trata de unos rodillos de perfil irregular y de pesos del orden de 12 a las 25 t que se arrastran por un tractor a una velocidad entre 10 y 15 km/h. Ello implica de 90 a 130 impactos por minuto
Debido a la forma de los rodillos, durante la elevación del eje del rodillo la carga unitaria sobre el suelo va aumentando por la disminución de la zona de contacto con el suelo. Al bajar bruscamente se produce un impacto, lo que facilita el movimiento y evacuación del aire y agua contenidos en el suelo. Las presiones de contacto pueden alcanzar los 300 kPa a 1,2 MPa. Los efectos pueden alcanzar hasta los 4-5 m, en función del suelo tratado y del tamaño del compactador.
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