Estudios comparativos del grado de compactación y módulo de young para evaluar la respuesta mecánica en rellenos estructurales

Abstract

El control de compactación en terraplenes es una tarea realizada para evitar las deformaciones del suelo al estar sujeto a diferentes esfuerzos, actualmente los métodos más utilizados en esta labor, corresponden a utilizar equipos tales como el densímetro nuclear, densímetro electrónico y cono de arena, sin embargo, estos métodos presentan ciertas desventajas tales como tiempo de ejecución y calibración de los mismos. Bajo estas condiciones se pretende optimizar el rendimiento al momento de llevarse a cabo un control de compactación, para ello la presente investigación incentiva la utilización del equipo Geogauge, el cual presenta mayores beneficios debido a que evalúa las propiedades mecánicas de las capas granulares (módulo de elasticidad y rigidez) en un menor tiempo. Para poder respaldar el uso del equipo Geogauge se presenta a continuación un estudio comparativo entre el grado de compactación Vs el módulo de elasticidad, el cual fue llevado a cabo gracias a la toma de densidades in-situ por el ensayo de cono de arena y el uso del equipo de Geogauge, el mismo que es un elemento respaldado por la norma ASTM - D6758 la cual permite la utilización de equipos electrónicos en la medición de rigideces y módulos en campo por un Método Electro-mecánico. Para determinar la relación de estas dos variables nos ubicamos en la ciudadela Palermo de la Ciudad de Machala, del cual se enfocaron 40 puntos dispersos separados a una distancia de 3 a 6 metros; estos fueron ubicados en las vías de paso vehicular por toda la ciudadela a razón de 20 puntos en las fases 1 y 2 de construcción. Cabe mencionar que previamente se realizaron ensayos proctor, granulometría y CBR, los cuales son realizados en laboratorio para poder determinar la densidad máxima seca, humedad optima de compactación del suelo, poder determinar el porcentaje del tamaño de partículas existentes dentro del material y la resistencia que presenta el suelo; todos estos ensayos fueron realizados en los Laboratorios Geolab y Asociados; quienes suministraron los medios necesarios como equipos, materiales y quienes aportaron para alcanzar el objetivo de este proyecto. Como resultado del presente trabajo se determinó una relación directa entre las variables de la densidad seca del material junto con el módulo de elasticidad, los cuales parten de los valores tomados a través del método de cono de arena junto con datos obtenidos con el equipo de Geogauge. De los 40 puntos tenemos valores máximos y mínimos, siendo el menor un grado de compactación del 75% teniendo un módulo de 10.15 KPsi mientras que para el punto de 100% de compactación se determinó un valor de 20.37 KPsi , según la determinación de la correlación de Pearson se llegó a determinar un factor del 80% aproximadamente entre estas variables, este proceso fue ejecutado gracias al software de Excel, el mismo que al tabular los datos se puede observar la linealidad y dispersión de los puntos respectivos, en el mismo se evidencia que ambos factores son positivamente funcionales, es decir que a mayor densidad mayor es su módulo. Durante los ensayos de CBR compactados a diferentes números de golpes y distintos contenido de humedad se obtienen puntos con un contenido de agua menor a 4% y mayores a 6%, los cuales presentan una densidad baja. Sin embargo es importante mencionar que las muestras con un contenido de humedad del 4% compactado a 56 golpes cumplen con la densidad pero no logra alcanzar el requerimiento mínimo de módulo, característica que no sería apreciable si se realiza un control por densidades. Los elementos compactados con un contenido de humedad del 5% al 6% a 56 golpes cumplen tanto en resistencia como en grado de compactación. Por lo tanto al realizar controles con el Geogauge luego del proceso de compactación podemos comprobar que el material cumple con el requerimiento mínimo de resistencia. Como conclusión del proyecto tenemos que el equipo de Geogauge es un elemento óptimo al momento de realizar un control por resistencia a los suelos, ya que provee el módulo de elasticidad del material, elemento que guarda relación con la densidad seca y que a su vez ayuda a identificar al operador cualquier inconveniente o anomalía vigente dentro de la estructura del terraplén, permitiendo otorgar una solución rápida gracias a la presencia de las maquinarias presentes durante los procesos de compactación y así evitar gastos innecesarios a futuro en la reparación de la estructura debido a asentamientos producidos. Así mismo es importante mencionar que realizar un control por resistencia resulta más beneficioso que hacerlo por un control de compactación, tal es el caso del pavimento; elemento estructural que es diseñado a través de la resistencia misma del suelo