vibroflotación por via humeda

7/24/2019 Vibroflotacin Por via Humeda

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VIBROFLOTACIN POR VIA HUMEDA

HUGO ANDRES MUOZ LOZANO

2520131109

ING. ISABEL CRISTINA ROJAS RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD DE IBAGUE

IBAGUETOLIMA

2015


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INTRODUCIN

Para cualquier obra civil es importante determinar las condiciones del suelo sobre

el cual se va a llevar a cabo estas, por eso se hace un exhaustivo estudio de

suelos, una vez se tenga el conocimiento del estado del terreno se pasa a adecuar

el terreno para que cumpla con el diseo de la obra civil que se har en esta zona.

La necesidad del hombre por construir en terrenos donde el suelo es de muy mala

calidad ha dado lugar a un enorme desarrollo de mtodos de mejora del terreno

entre estas esta la vibro!lotaci"n la cual se hace a travs de vibradores pro!undos

los cuales hacen que la mejora tenga un mejor alcance en el terreno.

Los procedimientos de vibro !lotaci"n son muy adaptables y permiten tratar elterreno hasta #$ metros por debajo de la super!icie hacindolo uno de los mtodos

ms !recuentes y %tiles para la reducci"n de asientos y aumento de la capacidad

de carga entre otras.


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VIBROSUSTITUCIN (VIBROFLOTACIN POR VA HMEDA).

La &ibro sustituci"n '(olumnas de )rava*, es un mtodo de mejora del terreno

mediante densi!icaci"n y re!uerzo del suelo. + di!erencia de la vibro compactaci"n,

esta tcnica es aplicable a suelos con contenidos de !inos mayores al -$/, por

lo que se recurre a la construcci"n de columnas de grava para mejorarlos. 0l

vibrador es introducido hasta alcanzar la pro!undidad requerida y el hueco

resultante se rellena con material granular sin !inos 'grava*. 0l proceso puede ser

1h%medo2 mediante agua a presi"n lanzada por la punta o 1seco2 con la ayuda de

aire comprimido, en ambos casos la alimentaci"n del material aportado puede ser

desde la super!icie o por el !ondo. 0ste mtodo tiene la ventaja, que adems dere!orzar el terreno, mejora sus condiciones de drenaje. Los dos tratamientos se

aplican en los vrtices de una malla, habitualmente triangular, con una separaci"n

que depender de las caracter3sticas iniciales del suelo y la mejora que se

pretenden alcanzar.

0ste procedimiento es aplicable en el caso de suelos blandos cohesivos en los

que las paredes laterales del hueco practicado por el vibrador no resultar3an

auto estables, o en el caso de que el nivel !retico se encuentre alto y sea preciso

penetrar bajo l. 0l rango habitual de resistencias al corte sin drenaje del terreno

para que este tipo de tratamiento sea aplicable oscila entre $ y -$ 4Pa, llegando

ocasionalmente a - 4Pa. 0n la !igura - se muestra el procedimiento operativo

de !orma esquemtica.

0l vibrador penetra en el suelo por e!ecto de su peso propio y la vibraci"n,

ayudado por unas lanzas de agua situadas en la punta y en la parte superior

del aparato.

0l !lujo continuo de agua !acilita el mantenimiento de la estabilidad del hueco

practicado en el suelo y el arrastre y evacuaci"n del detritus generado 'de ah3 el

nombre de vibrosustituci"n*. +dicionalmente y como ya se ha indicado, el agua


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permite re!rigerar el motor, lo que puede ser un !actor relevante en el caso de

motores elctricos.

5na vez alcanzada la pro!undidad deseada se procede a subir y bajar el vibrador

unas cuantas veces ' " #* inyectando al mismo tiempo con las lanzas deagua. 0sto permite limpiar el hueco removiendo y eliminando el detritus, e incluso

agrandar ligeramente el agujero. (uando existen capas de suelos orgnicos

suele ser necesario repetir ms veces este proceso hasta asegurar su

eliminaci"n.

6ras la limpieza del hueco se procede a rellenarlo con la grava. 0ste proceso se

lleva a cabo por tramos o escalones de #$ a $ cm. 7e cierran las lanzas de

agua de la punta del vibrador y se mantienen en !uncionamiento las laterales, seeleva el aparato la altura del escal"n pre!ijado y se vierte grava en el hueco desde

la super!icie.

L"gicamente la grava puede tender a acodalarse por e!ecto arco entre las

paredes de la per!oraci"n y el tubo de prolongaci"n o el propio vibrador, lo que

se evita gracias a la vibraci"n, al !lujo de agua a presi"n de las boquillas

laterales superiores y subiendo y bajando el vibrador aproximadamente medio

metro. La vibraci"n provoca la penetraci"n de la grava en el terreno natural de

los lados de la per!oraci"n. 7i el suelo tiende a colapsar por inestabilidad de las

paredes, el !lujo de agua y el movimiento de la grava remueven el material !ino

y permiten a la grava expandirse hasta alcanzar el equilibrio.

La penetraci"n repetida del vibrador en la grava depositada en cada tramo

permite densi!icarla e imbricarla con el terreno circundante. La resistencia

encontrada al hacer penetrar el vibrador 'medida a travs del consumo de

energ3a* indica cuando se llega al !in de cada escal"n de ascenso y relleno. La

experiencia indica que para que el resultado sea satis!actorio, es muy

importante conseguir que la base de las columnas sea muy robusta. Por ello es

!recuente emplear ms tiempo y energ3a de vibrado de esta zona.


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8ebido al desplazamiento lateral de la grava durante el proceso de vibrado,

generalmente el dimetro de las columnas es mayor que el del hueco inicial.

+dems, dicho dimetro tambin resulta variable en altura, correspondiendo

l"gicamente los mayores dimetros a las zonas ms blandas. Por %ltimo, cerca

de la super!icie las columnas tambin muestran dimetros mayores debido al

escaso con!inamiento lateral del suelo circundante, lo que permite a la grava

penetrar ms en l.

(on todo, los dimetros medios de las columnas construidas suele oscilar

entre $,9 y

, m, dependiendo del tipo de suelo, de su resistencia al corte sin

drenaje, del tamao de la grava, del tipo de vibrador y del proceso constructivo

seguido. 0sta abundancia de variables hace necesario llevar a cabo un

adecuado control de ejecuci"n, debiendo estimarse el dimetro de las

columnas conseguidas a partir del consumo de grava y de alguna estimaci"n

razonable de la densidad alcanzada.

Por lo que se re!iere a las caracter3sticas del relleno a emplear, existen varios

criterios al respecto. 0n general es mejor la grava de granulometr3a uni!orme,

con tamao entre

- y -$ mm.

A!"#$%#& A*$"#+&$(,& A*$"#+&$(,& A*$"#+&$(,& A*$"#+&$(,&

: $,; $$

#,- 99,<


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(on relaci"n a estos usos, en el documento de la >?+ se seala que en

general las alternativas y son las ms habituales. (omo puede

apreciarse, corresponden a una grava muy uni!orme de tamao medio del

orden de :$ a -$ mm. 0n el caso de que el suelo contenga suelos orgnicos

blandos, se emplear3a la alternativa # junto con una construcci"n rpida. 7i

ello no !uera e!ectivo, se acudir3a a la alternativa #. >inalmente, las alternativas

y : ser3an aplicables en casos en los que no se dispusiera de grava con

tamaos su!icientemente gruesos.

(omo en la vibro compactaci"n, la disposici"n en planta de columnas suele

ajustarse a una malla triangular equiltera, si bien l"gicamente la distribuci"n

!inal depender de lo que se vaya a cimentar sobre ellas, de los asientos

admisibles, etc. 0n cualquier caso los espaciamientos normales suelen oscilar

entre ,-$ y #,$$ m.

(uando el suelo blando a!lora en super!icie o cuando el nivel !retico se

encuentra muy alto, es !recuente preparar previamente una plata!orma de

trabajo. Para ello se extiende una capa de material granular 'arena, grava, etc.*,

de unos ;$ a $$ cm de espesor. +dems de !acilitar las operaciones y la

tra!icabilidad, esta capa permite re!orzar lateralmente las columnas en su parte

superior, donde cuentan con menor con!inamiento lateral. Por otra parte,

tambin puede servir para repartir las tensiones de las obras a construir sobre

el suelo re!orzado con columnas, as3 como para cumplir la !unci"n de manto

drenante superior en situaciones en las que la disipaci"n de presiones

intersticiales sea relevante. 8e hecho y con estos !ines, cuando no es necesario

crear una plata!orma para trabajar y ejecutar las columnas, sta se suele

construir a posteriori.

Para !inalizar con esta descripci"n se debe indicar que un posible inconveniente

de la vibrosustituci"n deriva del gran volumen de agua necesario para llevar a

cabo las columnas. +dems, una vez empleada, este agua suele llevar en

suspensi"n cantidades importantes de suelo, lo que puede a su vez dar lugar a


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inconvenientes en cuanto a las condiciones de vertido en !unci"n de las

regulaciones medioambientales de cada zona.

VIBROFLOTADOR

7e trata de un cilindro metlico de unos #- a :- cm de dimetro, de a :,- m de

longitud y de a : t de peso, en cuyo interior se aloja un motor elctrico o

hidrulico. 0l motor hace girar una serie de masas excntricas respecto a un eje

vertical, induciendo as3 vibraci"n y !uerza lateral al terreno.

0n los laterales del vibrador se disponen unas aletas, cuyo objetivo es evitar el

giro del aparato. Por encima del mismo se disponen unos pesados tubos de

prolongaci"n, separados del vibrador por medio de un aislador de vibraciones de

menor dimetro.

0n la versi"n ms convencional se cuenta !inalmente con unas toberas de

expulsi"n de agua, tanto en la punta como en los laterales del vibrador.

0n los equipos normales empleados en suelos blandos la potencia oscila entre #-

$$ @A. (on dispositivos ms potentes, de hasta ;$ @A, se pueden llegar a tratarrellenos de escombros. La !recuencia de vibraci"n empleada depende del tipo de

aparato y de la experiencia propia de cada compa3a especializada. 0n general se

estima que las !recuencias elevadas 'del orden de #$$$ rpm* y las amplitudes

reducidas '= a $ mm* son especialmente adecuadas para el tratamiento de

suelos blandos. Las !uerzas laterales de impacto originadas var3an de $ a #$ t.


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8esde el punto de vista de la ejecuci"n, el vibrador se suspende libremente de la

pluma de una gr%a y se introduce en el terreno. + modo de ejemplo, para

conjuntos vibradortubos de prolongaci"n de unos $ m de longitud total

'elevaci"n en pluma de unos m*, suele ser su!iciente el empleo de gr%as de :$

toneladas.

La penetraci"n en el terreno se lleva a cabo gracias al peso propio del aparato,

ayudado por la vibraci"n y, dependiendo del mtodo, por chorros de agua

expulsados desde su punta y sus laterales. +lgunos vibradores ms modernos van

montados sobre maquinaria aut"noma que incorpora sistemas de empuje

hidrulico y no requieren el empleo de gr%a.


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FASES DE TRABAJO/

. P"+"$#&(:+/ 0l vibrador penetra en el terreno con la ayuda del agua. 0l agua

ayuda a estabilizar las paredes a deslizar el vibrador y para el arrastre yevacuaci"n del material.

. E$& "%+4& ;&" " *& (4 &* ;*% 4" &%& . 0ste !lujolimpia los !inos del suelo tratado. La denominaci"n de vibro sustituci"n se debe a

que este material eliminado es sustituido por grava, mientras que en el vibro

desplazamiento no se elimina nada de suelo, simplemente se desplaza

lateralmente.

#. A!#$" 4" *& #&,&. 5na vez alcanzada la pro!undidad deseada se procede alaporte de la grava en capas de unos -$ cm.

:. L& #&,& &!#$&4& " '!&$&4& !# *& ,(>#&(:+ . 0sta vibraci"n provocaque la grava penetre en las paredes del terreno natural. La !inalizaci"n de cada

capa viene indicada por la resistencia a bajar del vibrador, medida por la

intensidad aplicada al vibrador, que representa el consumo de energ3a. 0n las

zonas menos resistentes la grava penetrar ms en el suelo, por ello el dimetro

de la columna variar con la altura, coincidiendo los estratos ms blandos con los

dimetros mayores.


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F%+(+" 4" $#&$&'("+$

Beducci"n de los asientos totales y di!erenciales

+celeraci"n del proceso de consolidaci"n

+umento de la capacidad portante del suelo

+umento de la estabilidad !rente a deslizamientos

Beducci"n de la posibilidad de licue!acci"n del suelo

0l rango de aplicaci"n de las columnas de grava se sit%a entre aquellos casos en

los que el empleo de cimentaciones pro!undas convencionales 'pilotaje* no es

necesario por estar el estrato resistente a poca pro!undidad yCo por no ser la carga

a soportar de su!iciente entidad, y aquellas situaciones en las que la sustituci"n o

estabilizaci"n de todo el sustrato blando superior es muy costosa, al ser ste de

gran espesor.

Su empleo e!" #u!$%$&'o e l' &$me!'&$* e u +,' -me,o e

eleme!o &omo po, e#emplo/


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Terraplenes. Do s"lo en la parte central para aumentar su capacidad portante,

disminuir y acelerar su asiento, sino tambin en los laterales para aumentar la

estabilidad del pie del talud.

Tanques de almacenamiento. 0stas estructuras generan cargas muy repartidas

en las que resulta muy costoso emplear pilotaje. 7in embargo, las exigencias en

cuanto a asientos totales y di!erenciales son muy restrictivas.

Accesos a puentes. 0l paso de una estructura muy !lexible 'terrapln* a una

muy r3gida 'puente* puede provocar escalones y saltos no deseados. 0ste

acercamiento al estribo puede realizarse de una manera ms continua si se

emplean sistemas de cimentaci"n que permitan ir rigidizando poco a poco el

terrapln, como por ejemplo las columnas de grava.

Edificaciones de gran extensin y poca altura. 0n este tipo de edi!icaciones su

gran extensi"n supone un elevado coste para el pilotaje y sin embargo, debido a

su escasa altura, las cargas a soportar no son elevadas. 0ste tipo de estructuras

se pueden cimentar mediante zapatas apoyadas en columnas de grava. 7i la

solera va a soportar cargas elevadas, como puede ocurrir en naves de

almacenamiento, tambin deber cimentarse sobre columnas.

A!*(&(+" *%'+& 4" #&,&.

R e du cc in de los a sien t o s , dado que las columnas son inclusiones rgidas dentro

de un suelo de menor resistencia, provocan una redistribucin de la carga aplicada

sobre el conjunto. Las columnas soportan una parte importante de la carga total,

con lo que el suelo blando queda sometido a una carga nominal inferior,

producindose la consiguiente reduccin del asiento y una mayor uniformidad del

mismo.

A ce le r ac in d e l p r o c e so de c onsolida c i n , las columnas de grava actan como

drenes verticales de gran dimetro debido a su alta permeabilidad. !u uso reduce

de forma importante el camino de drenaje en el terreno, acelerando la

consolidacin producida por la aplicacin de cargas, debido al flujo radial que se

genera "acia ellas.


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Aum e nto de la ca p ac id a d port a nte d e l suel o # como ya se "a comentado, la

presencia de columnas de un material ms resistente dentro del suelo blando

mejora la resistencia.

Aum e nto de la e stabili d a d f re n t e a d e sl i$ a m i e nto s # la resistencia al corte de las

columnas es superior a la del suelo que las rodea, mejorando por tanto su

comportamiento en ese aspecto.

R e du cc in de l a posibi l idad de li c u e fa cc in d e l s u e lo , esta caracterstica "ace que

su uso sea relativamente frecuente y e%itoso en $onas con gran actividad ssmica.

Las columnas de grava son capaces de mantener su integridad estructural y, por

tanto, su capacidad de disipacin de presiones intersticiales, pese a las fuer$as de

ci$allamiento provocadas por un terremoto o cualquier fenmeno similar.

BIBLIOGRAFIA

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