Doing business in Spain? Interempresas Media is the key

Aplicación del penetrómetro Panda para control de compactación en la arena de miga de Madrid

José Luis Fortes Revilla, Geólogo Univ. Complutense de Madrid (España), I+D+i Orbis Terrarum

Antonio Herrera Bautista, Ing. Univ. Autónoma de Puebla (México). Área I+D+i Sol Solution

Caroline Forestti Oliveira, Ing. Msc. Univ. Federal Espirito Santo, Vitoria (Brasil). Área I+D+i Sol Solution

Miguel Ángel Benz Navarrete, Phd. Msc. Ing. Pontificia Universidad Católica de Valparaiso (Chile). Responsable Área I+D+i Sol Solution

12/02/2020

El empleo de equipos geotécnicos avanzados, ligeros y de fácil manejo es cada vez más demandado por los profesionales del sector. De igual modo, el control de compactación en las obras de tierras, ya sean grandes cuerpos de terraplenes o rellenos localizados de zanjas, cobra una especial importancia para garantizar su capacidad de soporte con el tiempo. El equipo Panda es un penetrómetro ligero a energía variable que permite realizar un adecuado control de compactación y la investigación del terreno con fines geotécnicos.

En el presente artículo se aborda la descripción técnica del equipo y su aplicación por Orbis Terrarum en el control de compactación de las arenas de miga (arcosas terciarias de la cuenca de Madrid) que son ampliamente empleadas en la formación de rellenos por sus características óptimas.

Para ello se ha realizado un estudio específico basado en una amplia batería de ensayos de laboratorio sobre las arenas de miga para determinar los parámetros necesarios para su control de compactación en el equipo Panda.

1.- El penetrómetro Panda

Creado en 1989 en Francia (Gourvès, 1991), el penetrómetro Panda pertenece a la familia de los penetrómetros dinámicos cuyo principio consiste en hincar un conjunto de varillas provisto en su extremidad inferior de una puntaza cónica. La originalidad del equipo consiste en utilizar una energía de hinca variable, la cual corresponde a la energía cinética suministrada por el martillo en el momento del impacto. Esta energía es medida, por cada golpe, mediante el uso de sensores instalados en el yunque del penetrómetro. Al mismo tiempo, otros sensores registran la penetración de la punta en el suelo. Ambas mediciones, energía de hinca y penetración obtenidas por cada golpe, son almacenadas en la memoria interna del equipo. La resistencia dinámica de punta qd se calcula automáticamente mediante la aplicación de la fórmula de los Holandeses (modified Dutch formula ou Engineering News Formula (Sanglerat, 1972).

Al final del ensayo, los registros obtenidos de resistencia de punta (qd) son representados de manera automática por el equipo en función de la profundidad (z) y se muestran en la pantalla del dispositivo. Esta curva es llamada penetrograma (Figura 1.c). Las partes del equipo se pueden apreciar en la figura 1.b y sus reducidas dimensiones facilitan el acceso a cualquier punto de investigación.

Las puntas cónicas utilizadas para la realización de un sondeo tienen una sección de 2 cm2 o 4 cm2. Las primeras se utilizan principalmente para el control de la compactación y/o cuando la profundidad del ensayo es inferior a 1,50 m; mientras que las segundas se utilizan principalmente para sondeos de reconocimiento en los cuales la profundidad del ensayo es mayor a 1,5 m. Estas secciones minimizan el posible rozamiento del terreno con las varillas.

foto

Figura 1.– Penetrómetro dinámico a energía variable Panda. (a) Principio general del equipo (b) Conjunto Panda y (c) Penetrogramas obtenidos al final de un sondeo.

Los datos se registran de manera automática por la Unidad Central de Adquisición (UCA) y son transmitidos al Terminal de Diálogo (TDD), impidiendo cualquier modificación de estos. El TDD es el dispositivo electrónico HMI (Human Machine Interface) que permite la comunicación entre el operario y el equipo, así como configurar el objeto del ensayo así como datos generales del emplazamiento, su posición al tener integrado un GPS y visualizar los datos en tiempo real. La cabeza de golpeo está instrumentada con un medidor extensiométrico que registra la energía de impacto en cada uno de los golpes, transmitiendo los datos a la UCA para su procesado.

Con el equipo Panda es posible realizar sondeos de hasta 6 m de profundidad, lo cual depende de la resistencia opuesta por el suelo a la penetración (qd < 50 MPa). Su empleo es recomendable para un tamaño máximo de grano de hasta 50 mm. A pesar de ello, hoy en día el Panda es utilizado sistemáticamente en el control y diagnóstico de las estructuras de vías férreas en Francia, a través de la capa de balasto que supera sin duda este límite. Por otra parte, durante la realización del sondeo se recomienda que el valor de penetración por golpe se mantenga entre 2 y 20 mm, para que las hipótesis de aplicación de la fórmula de los holandeses puedan ser verificadas sin errores significativos. Por consiguiente, los registros obtenidos pueden ser considerados prácticamente continuos, lo que convierte al Panda en una herramienta útil y muy interesante para la identificación de los espesores de las capas atravesadas y para determinar el estado de compacidad o consistencia de estas, en función de la variación de qd.

foto
Figura 2. – Aplicaciones del penetrómetro Panda – Control de compactación y reconocimiento de suelos.

El penetrómetro Panda se utiliza (Figura 2) principalmente para el reconocimiento de suelos poco profundos; para el control de la compactación de terraplenes, diques, presas de tierra, rellenos de zanjas, etc.; para la evaluación de la capacidad de carga de terrenos; así como también para la evaluación del riesgo de licuefacción en tranques de relaves mineros en Chile (Espinace et. al 2013) (Villavicencio et al. 2016).

2.- Control de compactación mediante penetrómetro dinámicos

a) Introducción

El comportamiento mecánico de los suelos y de las obras de tierras (terraplenes, rellenos, zanjas, diques, bases…) está directamente relacionado con el grado de compactación del suelo y más precisamente con su densidad seca. Un aumento en la densidad seca del suelo conduce a un incremento en las propiedades mecánicas de este mismo. Por el contrario, una densidad seca insuficiente puede provocar debilidades y asientos de consolidación dentro de un cuerpo de tierras compactado, los cuales afectan directamente a las estructuras que se disponen sobre estos rellenos.

En el caso de las zanjas en entorno urbano es habitual ver hundida la acera o el pavimento a las pocas semanas, cuando el relleno no se ha compactado adecuadamente.

El control de compactación juega de esta forma un rol importante en el proceso constructivo de toda obra y en la previsión del comportamiento esfuerzo-deformación frente a las solicitaciones impuestas durante su vida útil. En la actualidad existen diversos métodos, directos o indirectos, que permiten realizar este tipo de control. La utilización del penetrómetro dinámico se ha visto incrementada a nivel mundial en los últimos 20 años. En Francia, por ejemplo, desde los años 90 esta técnica de control es una práctica habitual y se encuentra normalizada (NF P 94-105). Entre las herramientas existentes, el penetrómetro dinámico Panda (Gourves, 1991) es el más ampliamente empleado a nivel mundial.

b) Principio del control de compactación mediante Panda y Fundamento teórico

Tradicionalmente, el control de la compactación de un cuerpo de tierra se logra midiendo la densidad seca y comparándola con un valor preestablecido de la densidad máxima Proctor (Normal o modificado).

El control de la compactación mediante el Panda (basado en la normativa francesa, NF P 94-105 y NF P 94-063) se basa en la comparación del penetrograma qd(z) obtenido en terreno con un conjunto de curvas de referencia (qdR) y de rechazo (qdL) propias al suelo que acaba de ser controlado (Figura 3). La posición relativa del penetrograma de control con respecto a las curvas qdR y qdL indicará si se ha alcanzado o no el objetivo de compactación deseado. Las curvas de referencia (qdR) y de rechazo(qdL) se obtienen a partir de las curvas de calibración del equipo, las cuales se establecen principalmente en laboratorio, así como también in situ a partir de la realización de campos de prueba.

foto

Figura 3. – Principio de control de compactación mediante el ensayo de penetración Panda - (a) Ensayo de control in-situ; (b) Obtención del penetrograma; (c) Selección del modelo de terreno a controlar en el software y la base de datos de curvas de referencia; y (d) Comparación del penetrograma de control con las curvas de referencia (qdR) y rechazo (qdL).

Para un suelo determinado, las curvas de calibración definen la relación experimental entre la densidad, el contenido de humedad y la resistencia de punta (qd) medida con el equipo Panda.

El software GeoSprint de análisis a partir de los ensayos del equipo Panda, posee una amplia base de datos para distintos suelos pudiendo variar el contenido de humedad y el grado de compactación (densidad del Proctor Normal o Modificado). Dicha base de datos está hoy compuesta por 45 tipos de suelos distintos a partir de su calibración mediante ensayos de laboratorio con variando la humedad y el grado de compactación.

El establecimiento de las curvas de calibración Panda, para un suelo y un contenido de humedad dado, se fundamenta en la existencia de una relación biunívoca entre la densidad seca (gd) y la resistencia de punta (qd) promedio medida durante el sondeo. Dicha relación es representada mediante una curva definida por la expresión de tipo logarítmica (ecuación 1).

                                                         γd = A*ln(qd) + B              Ecuación 1

en donde los valores de A y B representan, para un suelo y un contenido de humedad fijos, las constantes de calibración o los coeficientes de regresión de dicha correlación.

Además, se ha demostrado que el penetrograma resultante de un ensayo de penetración realizado en un medio granular homogéneo, de densidad y contenido de agua constante, puede ser esquematizado en el espacio log(qd)-z a partir de dos rectas que definen tres parámetros característicos (Figura 4): 

  • La resistencia de punta a nivel superficial (qdo). El valor de qd0 caracteriza la resistencia promedio para los primeros 50 mm de penetración.
  • la profundidad crítica (zc) que caracteriza la profundidad a partir de la cual la resistencia de punta (qd) es casi constante, y 
  • la resistencia de punta estabilizada (qd1), determinada como el valor promedio ponderado de la resistencia de punta qd entre la profundidad final y la profundidad critica. 

Estos tres parámetros son característicos de la respuesta medida por el equipo a un estado de densidad y a un contenido de humedad determinados. En efecto, la forma y la magnitud del penetrograma obtenido para un suelo dado, así como los parámetros característicos qdo, zc y qd1 son muy sensibles a los cambios de densidad del suelo. De esta forma, haciendo variar la densidad y la humedad en distintas muestras, si para cada una de ellas se efectúa un ensayo de penetración, es posible establecer las relaciones siguientes (ecuación 2):

                                                       γd = Ao*ln(qdo) + Bo

                                                      γd = Ac*(zc) + Bc                  Ecuación 2

                                                       γd = A1*ln(qd1) + B1

Estas relaciones son conocidas como curvas de calibración. Los coeficientes A y B, determinados experimentalmente, corresponden a constates de calibración que dependen del tipo y el estado hídrico del suelo (Figura 4). A partir de estas curvas, y para el grado de compactación deseado, se obtienen las curvas de referencia para el control ‘in-situ’ de la calidad de compactación.

foto

Figura 4 – (a) Parametrización de un penetrograma obtenido en un suelo homogéneo a densidad y humedad constantes; y (b) Curvas de calibración obtenidas experimentalmente para un suelo a diferentes estados de densidad y de humedad.

c) Elaboración de las curvas de calibración Panda en laboratorio

La metodología para la determinación de las curvas de referencia a partir de las curvas de calibración para el penetrómetro Panda, propuesta inicialmente por el laboratorio central de puentes y caminos (LCPC) en Francia para el penetrómetro dinámico pesado, ha sido establecida para el penetrómetro Panda por (Chaigneau 2001; Zhou 1997). Esta metodología, llevada a cabo principalmente en laboratorio, se adapta a la naturaleza del suelo ensayado, así como a su sensibilidad al contenido de humedad del mismo. Dicha metodología se describe en la normativa francesa (NF P 94-105, Apéndice C), así como también en la norma chilena (NCh 3261-2012) y la norma marroquí (NM 13.1.129). Así mismo, la Oficina Federal de Carreteras de Suiza ha redactado la metodología completa.

De manera general, para un mismo suelo, y solamente una vez que los ensayos de caracterización en laboratorio (granulometría, plasticidad, Proctor…) han sido efectuados, se confeccionan como mínimo 5 muestras a distintas densidades y con un contenido de humedad. Dichas muestras se confeccionan en un molde, o cámara de calibración, de dimensiones mínimas de 400 mm de diámetro y 700 mm de altura.

Las densidades preestablecidas de las muestras confeccionadas para la calibración se encuentran en el rango de densidades comprendido entre el 85% y el 110% del valor OPN. La compactación de la muestra se realiza por capas de 15 a 30 cm de espesor mediante compactación estática (mediante un pistón y una placa) o dinámica (tipo Proctor, Marshall).

Una vez confeccionada cada una de las muestras, se efectúa al menos un ensayo de penetración en el eje central de esta. Al final del ensayo, y para cada muestra se dispone del penetrograma obtenido a distintas densidades. Por cada penetrograma obtenido se determinan los valores característicos qdo, zc y qd1; estos son tabulados y asociados a los valores respectivos de densidad y de humedad medidos en la muestra ensayada. Esto permite obtener, para el grado de humedad ensayado, la relación entre la densidad seca y la resistencia de punta. Repitiendo esta operación para otros contenidos de humedad, es posible relacionar la resistencia de punta, la humedad y la densidad seca del material ensayado, estableciéndose así una relación entre la densidad, el contenido de humedad (o el grado de saturación) y los valores qdo, zc y qd1 determinados.

3.- Determinación de las curvas de calibración para arenas de miga de Madrid

Como es bien conocido, el término clásico ‘arena de miga’ es la denominación que se aplica a las arenas arcósicas del Terciario pertenecientes a la Facies Madrid y que poseen un porcentaje de finos (<0,08 mm) inferior al 25%. Esta distribución granulométrica junto con su naturaleza cuarzo-feldespática, le confieren unas cualidades óptimas para su empleo en la formación de rellenos, pudiéndose clasificar habitualmente como suelos ‘adecuados’ o ‘seleccionados’, según el art. 330 del PG3 concerniente a la formación de rellenos tipo terraplén.

Las arenas de miga de Madrid, dadas sus características, son un material muy conocido en cuanto a sus parámetros geotécnicos característicos por los múltiples estudios desarrollados a partir de las ampliaciones de la red de Metro de Madrid. Estos suelos arenosos poseen propiedades mecánicas óptimas, una vez compactado, que aseguran la estabilidad global de los firmes construidos con ellas. Sin embargo, en la base de datos del Panda no existen las curvas de calibración para arenas de miga de Madrid.

Es por esta razón, y dadas las ventajas que el equipo Panda ofrece para el control de la compactación que se ha decidido efectuar en laboratorio la calibración del equipo, según la normativa francesa NF P 94-105, para muestras de arena de miga de Madrid. Una vez establecidas las curvas de calibración, se determinan las curvas de referencia (qdR) y rechazo (qdL) que permiten controlar la calidad de compactación en terreno. Los resultados obtenidos son presentados a continuación.

a. Características de las muestras ensayadas

Las muestras ensayadas han sido obtenidas de un vaciado realizado para la construcción de una edificación situada en la zona norte de la ciudad de Madrid. Las muestras se han tomado a una profundidad superior a 3,0 m para garantizar que las muestras correspondían con el sustrato terciario arcósico y cumplían las características deseadas para el presente estudio.

La cantidad total de material necesario para la determinación de las curvas de calibración Panda en laboratorio, así como para la caracterización completa en laboratorio, es de 400 kg. Una vez homogeneizadas en laboratorio, por cada muestra se han extraído dos muestras de 40 kilogramos para los análisis en laboratorio.

Para cada una de las muestras extraídas se han efectuado los ensayos de caracterización siguientes: Análisis granulométrico, plasticidad, VBS, Proctor normal, Densidad relativa y CBR. De la misma forma, una serie de ensayos Triaxiales, para muestras reconstituidas han sido efectuados. No obstante, los resultados obtenidos no son aquí presentados. Las características generales de las muestras ensayadas son presentadas en la tabla (Tabla 1).

foto
Tabla 1.– Resumen de los ensayos de caracterización en laboratorio realizados a las muestras de arena de miga provenientes de Madrid.

Las arenas ensayadas poseen características similares. La diferencia principal se encuentra en el contenido de finos, si bien estos materiales en estado natural están compuestos por una alternancia de niveles con ligeras variaciones de finos, por lo que resultan semejantes a un posible banco de excavación y/o explotación.

b. Protocolo de calibración de las arenas de miga de Madrid

A pesar de poseer características similares, para cada una de las muestras de arena de miga de Madrid, SM1 y SM2, se ha efectuado el proceso de calibración en laboratorio con el fin de establecer las curvas de calibración. El proceso de calibración se efectuó según lo establecido en la Norma francesa NF P 94-105.

Cada muestra de suelo se preparó a tres (3) estados de humedad diferentes (respectivamente W1, W2 y W3) en función del valor óptimo de humedad de compactación determinado mediante el ensayo Proctor (WOPN), ya sea: W1 < 90%WOPN; W2 ≈ WOPN y W3 > 110%WOPN. Esto con el fin de establecer igualmente la relación densidad seca, contenido de humedad y resistencia de punta qd para las arenas de miga de Madrid.

Para cada uno de los estados de humedad determinados, se han realizado como mínimo 5 muestras a densidad variable. Cada muestra ha sido confeccionada en un cámara de calibración en acero de 400 mm de diámetro y 900 m de altura. 

La compactación del suelo se ha efectuado por capas de espesor comprendido entre 10 cm y 30 cm. Cada una de ellas ha sido compactada mediante compactación dinámica de tipo Marshall. Para obtener la densidad deseada, tanto el peso de material húmedo depositado por cada capa, así como el espesor de esta han sido constantemente controlados. Una vez terminada la compactación de la muestra y enrazada la superficie superior de esta, se ha procedido a la realización de un ensayo de penetración Panda en el eje de esta.

foto

Figura 5. – Obtención de las curvas de calibración Panda – ensayos en laboratorio – proceso de elaboración: (a) compactación, ensayos de penetración (1 en el eje de calibración y dos de control, y penetrogramas obtenidos).

Para la realización del ensayo de penetración se ha utilizado una punta cónica de 2 cm2 de sección transversal. El hincado se ha realizado a energía variable con el fin de obtener, por cada golpe, una penetración comprendida entre 2 y 20 mm. Al final de cada ensayo, se ha comprobado la inexistencia de rozamiento lateral a lo largo de las barras midiendo el momento de torsión con la ayuda de una llave dinamométrica. En ningún caso los valores de rozamiento han excedido los 1,0 Nm.

Una vez terminado el ensayo se procede al desmolde. Durante esta operación, al menos 3 muestras de suelo han sido tomadas a distintas profundidades con el objetivo de medir la humedad del suelo al momento del ensayo. El penetrograma obtenido es interpretado y los parámetros qdo, zc y qd1 son determinados y tabulados.

Un ejemplo de los penetrogramas obtenidos para la serie de calibración 1 (W1- 7% de humedad) de la arena de miga de Madrid SM1 es presentado en la Figura 6. Las curvas de calibración obtenidas son presentadas en la Figura 7 y un resumen de los resultados obtenidos es presentado en la Tabla 2.

foto
Tabla 2 – Resumen de resultados calibración arena de miga de Madrid – Muestra SM1.

Con el fin de completar una base de datos de ensayo para el control de compactación de las arenas de miga de Madrid, en algunas muestras, generalmente en aquellas que poseen un grado de compacidad medio a alto, antes de la realización de los ensayos de penetración, se han efectuado igualmente ensayos de carga mediante la placa dinámica ligera LFWD así como ensayos CBR. Los resultados obtenidos son presentados a carácter informativo igualmente en la Tabla 2.

foto
Figura 6. – Calibración en laboratorio arenas de miga de Madrid – Serie 1 – W1=7,2% - Ejemplo de penetrógramas Panda obtenidos en las muestras M&, M2, M4 y M5 (ver Tabla 2).

A partir de los resultados obtenidos, se ajusta el modelo general permitiendo relacionar la densidad, la humedad y los valores característicos (qdo, zc y qd1). Para ello, y en base a los valores experimentales, se ajustan, mediante los mínimos cuadrados, los modelos siguientes:

                                                γd = A0*(1/W) + B0*ln(qdo) + C0

                                                γd = A1*(1/W) + B1*ln(qd1) + C1                    Ecuación 3

                                                γd =Ac*W+Bc*zc +Cc

foto

Figura 7. – Curvas de calibración Panda para el control de la compactación – caso de arenas de miga de Madrid – Muestra SM1; relaciones entre la densidad seca y (A) qdo, (b) zc y (c) qd1.

Los resultados obtenidos para la arena de miga de Madrid son presentados en la tabla siguiente:

foto
Tabla 3 – Curvas de referencia Panda - Coeficientes de regresión para arenas de miga de Madrid.

En la Figura 8 se comparan los resultados experimentales con aquellos estimados a partir del modelo ajustado. Se puede observar la buena correspondencia entre las mediciones y las estimaciones realizadas en laboratorio.

foto
Figura 8.– Curvas de calibración Panda para el control de la compactación – Comparación entre las mediciones y el modelo ajustado para el control de la compactación de arenas de Madrid.

Para la determinación de las curvas de referencia (qdR) y de rechazo (qdL) se determina la densidad de referencia deseada y se calculan los valores característicos qdo, zc y qd1 que definen cada una de las curvas de referencia (qdR). La curva de rechazo (qdL) es calculada considerando la tolerancia o el margen de error aceptado durante la compactación (2 a 3 % generalmente). De esta forma, y considerando los valores del OPN obtenidos en laboratorio para las muestras de arena de miga ensayadas, se pueden determinar las curvas de referencia (qdR) y de rechazo (qdL) para distintos grados de compactación y contenidos de humedad (Tabla 4). Un ejemplo de curvas es presentado en la (Figura 9) correspondiente a una calidad de compactación 100%OPN a distintos grados de humedad.

foto

Tabla 4 – Control de compactación Panda - Curvas de referencia (qdR) para arenas de miga de Madrid – Calibración en laboratorio. γOPN = 19,15 kN/m3 y WOPN = 9,5%.

foto

Figura 9 – Ejemplo de curvas de referencia qdR y de rechazo qdL para el control de la calidad de compactación de referencia de un 100% del OPN en para arenas de miga de Madrid a diferentes contenidos de humedad (cf. Tabla 4)

c) Ensayos de verificación y correlación entre el índice CBR y el Panda

Otro medio por el cual se controlan las rasantes y los firmes de tierra a nivel mundial, es mediante el índice de capacidad portante CBR. El Panda permite evaluar el índice CBR mediante las formulaciones propuestas por la norma americana ASTM 6951M-18. Dichas correlaciones, obtenidas y verificadas experimentalmente, se encuentra programadas en el software GeoSprint y su módulo de Correlaciones que acompaña al equipo. Sin embargo, dichas correlaciones no han sido verificadas en arenas de miga de Madrid.

Con el objetivo de verificar y proporcionar la correlación que existe entre el índice de capacidad de soporte CBR y la resistencia de punta qd para arenas de miga, una serie de ensayos comparativos han sido realizados sobre muestras condicionadas en laboratorio.

Los resultados obtenidos en esta serie de ensayos han sido igualmente utilizados para evaluar la precisión en la determinación de la densidad del suelo mediante la aplicación de las curvas de calibración previamente establecidas en cámara de calibración (c.f. ecuación 3, tabla 3 y figura 8)

En laboratorio se han confeccionado un total de 40 muestras, de las cuales 25 corresponden a la muestra (SM1) y 15 a la muestra (SM2).

Para cada muestra de suelo se han efectuado 3 series de ensayos, cada una a contenido de humedad diferente. Para cada serie, al menos 5 muestras a densidad variable se han confeccionado en una probeta de 220 mm de diámetro y 440 mm de altura. La compactación de cada una de las muestras, realizada en dos capas, se efectuó mediante una placa de carga y una prensa hidráulica.

Una vez compactadas, enrasadas y pesadas las muestras, y en la parte superior de estas, se ha procedido a efectuar un ensayo CBR.

A continuación, y una vez volteada la muestra, en cada una de ellas se efectuó un ensayo de penetración Panda en el centro de esta y en toda la altura. El valor promedio de resistencia de punta qd obtenida se ha calculado para cada muestra y se confronta con el valor CBR medido. Se obtiene un muy buen ajuste entre los datos y se propone una correlación entre el índice CBR y la resistencia de punta qd para arenas de miga de Madrid (ecuación 4).

                                            CBR (%) = 2,04*qd+0,153          Ecuación 4

En donde CBR es el índice de capacidad de soporte CBR en (%) y qd la resistencia de punta medida con Panda en (MPa).

Una síntesis de los resultados obtenidos es presentada en la Tabla 5 y en la Figura 10.a, los cuales son igualmente confrontados con la correlación propuesta por los fabricantes para la determinación del índice CBR, adaptada desde la ASTM 6951, para todo tipo de suelos. Un muy buen ajuste es observado entre los resultados obtenidos experimentalmente y la resistencia de punta qd medida. Esta relación es igualmente muy cercana a aquella propuesta ya en la literatura.

foto
Figura 10 – (a) Determinación de una correlación entre la resistencia de punta qd y el índice CBR en laboratorio y (b) verificación del cálculo de densidad mediante Panda a partir de las curvas de calibración elaboradas para arenas de miga de Madrid (ecuación 3 y Tabla 3).
Los ensayos realizados en laboratorio han sido igualmente utilizados para verificar las relaciones obtenidas entre densidad, contenido de humedad y resistencia de punta (ecuación 3, Tabla 3) para arenas de miga de Madrid. Por cada muestra, se ha estimado la densidad de la muestra a partir del valor promedio de resistencia de punta qd y el contenido de humedad. Estos valores, se han ingresado en la relación densidad seca-qd1 presentada en la ecuación 3. Los resultados obtenidos son confrontados con aquellos medidos para cada una de las 40 muestras ensayadas (Figura 10.b). El error absoluto promedio en la estimación es del orden de 2,6%, siendo el máximo error de 6,5% y el mínimo de 0,34%. Esto demuestra la certitud de las curvas obtenidas para arenas de miga de Madrid, así como el interés de esta técnica de control.
foto

Tabla 5 – Resumen de ensayos en laboratorio para la determinación de una correlación entre el índice CBR y la resistencia de punta (qd) y para la verificación del cálculo de densidad mediante las curvas de calibración elaboradas para arenas de miga de Madrid.

4.- Resumen y conclusión

El control de compactación de rellenos es un factor de especial importancia para garantizar la capacidad de soporte considerada en los diseños geotécnicos en las obras de tierra. Con el equipo Panda se puede realizar un exhaustivo control de dicha compactación mediante la base de datos disponible y en especial para cualquier tipo de suelo de características conocidas.

La denominada ‘arena de miga de Madrid’ es un suelo granular que presenta características óptimas para su empleo en la formación de rellenos y es ampliamente utilizada en las obras de tierras y relleno de zanjas. Mediante el desarrollo del presente estudio, se han establecido las curvas características de resistencia a penetración dinámica qd exigible del ensayo Panda para el control de compactación de este tipo de suelo para diferentes densidades de compactación del ensayo Proctor de referencia, pudiendo así validar, mediante el ensayo Panda, la densidad de un terraplén, relleno de zanja u otro cuerpo de tierra frente a los métodos convencionales. Adicionalmente se puede establecer el espesor de las tongadas y el valor del índice CBR.

La investigación realizada en el presente estudio por Orbis Terrarum y Sol Solution, es de aplicación para cualquier tipo de terreno o cuerpo de tierras cuyas condiciones sean conocidas de antemano. El equipo Panda se utiliza en la actualidad como método de control de compactación en Francia bajo Norma, posee la técnica y el potencial para ser empleado en cualquier obra a lo largo del mundo.

Referencias Bibliográficas

  • Chaigneau, L. 2001. “Caracterisation Des Mileux Granulaires de Surface Al’aide d’un Penetrometre.”: 1–198.
  • Gourvès, Roland. 1991. Le PANDA?: Pénétromètre Dynamique Léger à Énergie Variable Pour La Reconnaissance Des Sols. Clermont-Ferrand.
  • NF-P-94-063. 2011. Contrôle de La Qualité Du Compactage?: Méthode Au Pénétromètre Dynamique à Énergie Constante. 93571 La Plaine Saint-Denis Cedex.
  • NF-P-94-105. 2012. Contrôle de La Qualité Du Compactage?: Méthode Au Pénétromètre Dynamique à Énergie Variable. 93571 La Plaine Saint-Denis Cedex.
  • Sanglerat, Guy. 1972. The Penetrometer and Soil Exploration. Developments in Geotechnical Engineering. ed. Elsevier. New York: Elsevier.
  • Zhou, Shua. 1997. “Caracterisation Des Sols de Surface a l’aide Du Penetrometre Dynamique Leger a Energie Variable Type Panda.” University Blaise Pasca, Clermont II.
  • Dysli, M, and Ph. Bombelli. 2001. “Controle Du Compactage Des Fouilles En Tranchee Par Penetrometre Dynamique Leger.” Genève, Suisse.
  • Espinace, R, G Villavicencio, and L Lemus. 2013. “The PANDA Technology Applied to Design and Operation of Tailings Dams.” Tailings2013. First International Seminar on Tailings Management, no. August 2013. https://doi.org/10.13140/2.1.4228.2568.
  • Espinace, R, G Villavicencio, J Palma, P. Breul, C Bacconnet, M A Benz, and R Gourvès. 2013. “Stability of Chilean ’ s Tailings Dams with the Panda  Penetrometer,” no. Bolton: 519–22.
  • Gabriel Villavicencio, A., Pierre Breul, Claude Bacconnet, Andy Fourie, and A. Raúl Espinace. 2016. “Liquefaction Potential of Sand Tailings Dams Evaluated Using a Probabilistic Interpretation of Estimated In-Situ Relative Density.” Revista de La Construccion 15 (2): 9–18. https://doi.org/10.4067/s0718-915x2016000200001.

Comentarios al artículo/noticia

Nuevo comentario

Atención

Los comentarios son la opinión de los usuarios y no la del portal. No se admiten comentarios insultantes, racistas o contrarios a las leyes vigentes. No se publicarán comentarios que no tengan relación con la noticia/artículo, o que no cumplan con el Aviso legal y la Política de Protección de Datos.

VÍDEOS DESTACADOS

TOP PRODUCTS

ENLACES DESTACADOS

SMOPYC - Feria de Zaragoza

ÚLTIMAS NOTICIAS

OPINIÓN

OTRAS SECCIONES

SERVICIOS