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Importancia de la arcilla en la geotecnia y tecnicas de vibrado profundo.
Autor: Karen De Gracia...

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La importancia de la arcilla en la ingeniería geotécnica

Los minerales arcillosos se denominan silicatos secundarios, porque se forman a partir de la meteorización de minerales primarios formadores de rocas. Ciertas características de la arcilla afectan la estructura del suelo, lo que determina sus propiedades como la resistencia, la conducción hidráulica, el asentamiento y la hinchazón. Estas características incluyen la sustitución de isomorfos y la capacidad de intercambio aniónico y catión superficial. La resistencia al corte de los suelos es uno de los aspectos más importantes de la ingeniería geotécnica. La resistencia del suelo proporciona seguridad para las estructuras geotécnicas. La resistencia al rodamiento, la estabilidad de la pendiente y la pared de soporte de las bases están influenciadas por la resistencia al corte de los suelos. Si la carga no causa fallas, se amortigua el exceso de presión de agua, se produce la consolidación y se observa un cambio de volumen. El largo proceso de este cambio de volumen en las arcillas se debe a una conductividad hidráulica muy baja. El agua es un problema en la ingeniería geotécnica, como el agua en los huecos en la masa del suelo, la disminución de los poros o la presión o el estrés que el agua crea en los poros. La arcilla desempeña un papel importante en la aparición de problemas de agua, especialmente en suelos irregulares. El suelo arcilloso tiene iones eléctricos, por lo que la conductividad hidráulica (es una propiedad que expresa cómo baja el agua en el suelo) de las arcillas afecta la concentración iónica y el espesor de las capas de agua retenidas por las partículas de arcilla. El asentamiento se define como la compresión de una capa de suelo debido a la construcción de cimientos u otras cargas. La compresión se observa en la deformación, la reubicación de partículas del suelo y la expulsión de agua o aire de espacios vacíos. El asentamiento de consolidación de la arcilla lleva mucho tiempo, y la razón de esto es la baja conductividad hidráulica y el lento drenaje de la arcilla. Con el aumento del contenido de humedad, la arcilla cambia del estado sólido al estado semisólido, al estado plástico y al estado líquido, que se administra en la mezcla de arcilla y agua muestra una reducción de volumen total, que es equivalente al volumen de agua perdida alrededor de los límites de líquido y plástico, a medida que la arcilla pasa de líquido a seco, y si la disminución en el contenido de agua continúa, no se reduce el volumen observado. Este valor límite se llama límite de contracción. Por lo tanto, el límite de contracción es el contenido de humedad en el cual el volumen del suelo no se reducirá aún más si se reduce el contenido de humedad. El efecto de la contracción por hinchamiento en suelos no granulados a menudo se considera un problema en aplicaciones de ingeniería geotécnica. El comportamiento

de contracción en suelos arcillosos es efectivo para reducir la resistencia en una pendiente y la capacidad de soporte de una base.

Técnicas de vibración profunda

Las técnicas de vibro profundo ofrecen soluciones flexibles para la mejora del suelo. Se utilizan principalmente bajo los cimientos de estructuras para ser construidas en suelos de baja capacidad de carga. El vibrador de profundidad se utiliza para tres técnicas distintas que difieren tanto en su mejora del suelo como en sus mecanismos de transferencia de carga. Compactación vibro: la técnica compacta los suelos granulares con un contenido insignificante de finos reorganizando las partículas del suelo en un estado más denso. El vibrador generalmente está suspendido de una grúa. L del vibrador y, en cierta medida, también el proceso de com se ve favorecida por la descarga de agua con chorros de variable. Las tuberías de presión y los chorros forman una integral de la cuerda del vibrador. La compactación se lle cabo desde el punto más bajo de penetración hacia arriba e pasos de extracción e intervalos de compactación predeterminados. Bajo la influencia de la vibración inducida, las partículas del suelo dentro de la zona de influencia se reorganizan y compactan. La reducción de volumen del suelo compactado puede alcanzar valores del orden del 15% dependiendo de las condiciones del suelo y la intensidad del esfuerzo de compactación. Después de la compactación, se pueden transportar cargas elevadas de manera segura y presiones de cimentación de hasta 1 MN/m 2 puede ser alcanzado. a. Penetración: A plena presión del agua, el vibrador oscilante penetra hasta la profundidad de diseño y se eleva hacia arriba y hacia abajo según sea necesario para agitar la arena, eliminar finos y formar un espacio anular alrededor del vibrador. A toda profundidad, el flujo de agua se reduce o se detiene.

b. Compactación: La compactación se realiza en pasos desde la máxima profundidad de penetración hacia arriba. Abarca un cuerpo de suelo cilíndrico de hasta 5 m de diámetro. El aumento de la densidad está indicado por un mayor consumo de energía del vibrador.

c. Relleno: Alrededor del vibrador se desarrolla un cráter que se rellena con arena, que se importa (A) o se extrae del suelo existente (B). Para este propósito se requiere un volumen de hasta el 15% del volumen del suelo tratado. d. Acabado: Después de completar la compactación, la superficie se vuelve a nivelar y, si es necesario, se compacta con un rodillo vibratorio.

Reemplazo de vibro: la técnica construye columnas de carga hechas de grava o trituradas piedras en suelos cohesivos y en suelos granulares con alto contenido de finos. Para la construcción de columnas de Reemplazo Vibro, se oceso de alimentación inferior, que alimenta ular grueso a la punta del vibrador con la ayuda ón. El proceso de Reemplazo de Vibro consiste nos. Durante el paso de retracción, la grava la punta del vibrador hacia el espacio anular uego se compacta y se presiona contra el suelo durante el siguiente paso de re-penetración. a manera, las columnas de piedra se crean de jo hacia arriba y se comportan como un material compuesto con el suelo circundante bajo carga.

a. Preparación: colocar el vibrador sobre la ubicación requerida del punto de compactación y se estabiliza utilizando soportes hidráulicos. Un cargador de ruedas llena el contenedor con agregado. b. Carga: el salto se levanta y vacía su contenido en la cámara de aire. Una vez que se cierra el bloqueo de aire, el flujo de material hacia la punta del vibrador es asistido por aire a presión.

c. Penetración: el vibrador desplaza el suelo y se baja a la profundidad de diseño, ayudado por el aire comprimido y por la presión de extracción del vibrocat. (1) d. Compactación: después de alcanzar la profundidad máxima, el vibrador se levanta ligeramente, haciendo que el agregado llene la cavidad creada. Durante la repenetración, el agregado se compacta y se presiona contra el suelo circundante. e. Acabado: La columna de piedra se construye en pasos alternos al nivel de diseño. Durante la nivelación final, la superficie que se volverá a compactar, o se requiere una capa de cegamiento como alternativa.

Penetración

Compactación

Acabado

La tercera técnica crea elementos de cimentación estructural en el suelo, lo que permitirá que cargas relativamente altas sean transportadas de manera segura por suelos donde no se pueda movilizar un soporte lateral adecuado para las columnas de Reemplazo Vibro. i. Columnas premezcladas de hormigón vibro (PVCC): Estos elementos básicos se construyen de la misma manera que se describe para el proceso de Reemplazo de Vibro. Para las columnas premezcladas de hormigón vibratorio, se instala una mezcla especial de hormigón de grano grueso y se comporta de manera idéntica al material de piedra, permitiendo los mismos efectos de compactación y desplazamiento en el suelo circundante. Dependiendo de las condiciones del suelo y los materiales utilizados, las cargas de trabajo de hasta 900 kN pueden ser rutinarias. ser logrado. Las columnas de hormigón vibratorio se pueden combinar

fácilmente con el método normal de reemplazo de vibro eliminando el uso de hormigón en la sección superior o inferior de la columna según sea necesario, creando así una zona de amortiguación o transición a las columnas de hormigón rígido.

Preparación

ii.

Formación del dedo del pie

Instalación de la columna

Columnas de hormigón vibratorio (VCC): Las columnas de hormigón vibratorio suelen consistir en hormigón bombeable. La punta de la columna se agranda por la retracción y la penetración repetidas del vibrador, pero el eje se construye en un solo tirón debido a la alta resistencia interna del hormigón. Durante la instalación de Columnas de Hormigón Vibro no se realiza ningún esfuerzo particular para densificar ninguna capa específica del suelo. Al igual que con otros elementos de cimentación estructural, se puede lograr un alto grado de mejora en la punta de la columna, y esto conduce a una capacidad de carga particularmente alta y bajas deformaciones bajo carga. Las columnas Vibro Concrete son generalmente más delgadas en comparación con otros elementos estructurales de cimentación. Los diámetros típicos del eje oscilan entre 40 cm y 60 cm. La capacidad de carga bajo la carga de trabajo puede alcanzar 1200 kN dependiendo de las condiciones del terreno y de la extensión en que se puede agrandar la punta.

Preparación

Penetración y formación de dedos

Instalación del eje

Vibradores múltiples y compactación en alta mar La compactación vibratoria de grandes áreas tanto en tierra como en alta mar se puede llevar a cabo con múltiples conjuntos de vibradores. Para el Reemplazo Vibro en alta mar, como para muros de muelles y pilares de puentes, se utiliza una bomba de grava especial para construir columnas con el proceso de alimentación de fondo....