domingo, 24 de junio de 2012El ensayo Proctor, cundo usar el
estndar o el modificado
Figura 1. Zanja con tubera.
El ensayo Proctor es prcticamente la referencia universal para
el diseo y control de compactacin de suelos mixtos (es decir,
suelos que no son puramente limpios o cohesivos). Estoy seguro que
muchos de ustedes han ledo o escuchado que la versin original del
Proctor es la que hoy llamamos Estndar, mientras que las demandas a
las pistas de los aeropuertos causadas por los aviones ms pesados
de la 2da Guerra Mundial hicieron que se aumentara la energa de
compactacin, lo que nos trajo el Proctor Modificado.
Aunque an no lo he visto escrito en una especificacin, es
prctica comn en nuestros pases que seleccionemos como referencia de
compactacin el Proctor Estndar cuando usamos equipo liviano de
compactacin (e.g., ranas, sapos, mini rodillos), y el Proctor
Modificado cuando usamos equipo pesado (e.g., rodillos lisos, pata
de cabra). Basar la decisin sobre cul referencia utilizar, si
Estndar o Modificado, tomando en cuenta el tamao del equipo de
compactacin podra ser una decisin catastrfica, como veremos en el
siguiente ejemplo.
Supongamos que, segn su diseo de pavimentos, el relleno de
sub-base para una calle requiere un material con CBR de 20%, bajo
grado de saturacin de 80%. Luego de construir el relleno de
sub-base compactndolo con un rodillo de 8 toneladas, y colocar
tambin el material de base, se debe realizar una zanja o trinchera
transversal de metro y medio de profundidad para instalar una
alcantarilla (ver Figura 1). Una vez excavada la trinchera, y
extendida una cama de arena en el fondo de la misma, se coloca el
tubo colector y luego se rellena la trinchera desde el lomo del
tubo hasta el tope de la cota de sub-base utilizando el mismo
material de suelo que se us para construir la calle.
Como es costumbre, en un trabajo as se utiliza el Proctor
Modificado como referencia para la compactacin de la calle, pues se
utiliza un compactador grande. Mientras que para el relleno dentro
de la zanja, donde por razones de espacio solo se puede usar un
compactador liviano, se utiliza el Proctor Estndar como referencia.
No s en sus pases, pero aqu en mi ciudad, invariablemente, cuando
se pone esta calle en servicio y, tras las lluvias, se dan las
condiciones de hidratacin previstas en el diseo de pavimentos, esta
trinchera se hunde y hay que repararla. Si el constructor nos
asegura que compactaron al 95% del Proctor, cmo explicar qu fue lo
que fall?
Figura 2. Pirmide de diseo de suelos compactados.
Esta es una falla tpica del riesgoso Nivel 1 de la Pirmide de
Diseo y que no puede ser explicada con la informacin, ni los
criterios del nivel de receta pues simplemente all no hay la
ingeniera suficiente. Para saber qu es lo que fall debemos subir al
menos al Nivel 3b y preguntrselo a una curva de diseo.
La que muestra la Figura 3 es la curva de diseo, obtenida con la
aplicacin de diseo simple del software SoilDesigner, para la arena
arcillosa usada como material de sub-base en esta calle. Se aprecia
en la grfica que cuando se compacta este suelo al 95% del Proctor
Modificado presentar CBR de 20%, bajo grado de saturacin de 80%.
Asumiendo la equivalencia tpica de que el 95% del Proctor Estndar
es igual al 90% del Proctor Modificado, se observa en la Figura 3
que la resistencia del suelo en la zanja presentara CBR de apenas
5%, para 80% de saturacin, lo que causara la falla estructural del
relleno y explicara el hundimiento de la zanja, muy a pesar de
haber compactado al 95% del Proctor Estndar.
Figura 3. Curva de diseo para arena arcillosa, Sr=80%.
Con esta informacin resulta obvio que no se debe utilizar esta
arena arcillosa para rellenar la zanja si se usa equipo liviano de
compactacin. Ante la imposibilidad de usar un equipo ms pesado por
razones de espacio, entonces, una de las alternativas de solucin
sera rellenar la zanja con un material de mejor calidad, por
ejemplo, una grava limosa cuya curva de diseo se muestra en la
Figura 4. Con este material bastara compactar el suelo al 93% del
Proctor Modificado para que la estructura de pavimentos en la zanja
sea solvente; que es algo que est en el rango del alcance de un
compactador liviano.
Figura 4. Curva de diseo para grava limosa.
Para un lector muy observador, como seguro eres, es sencillo
especular que es muy difcil para cualquier suelo susceptible de
hidratacin (suelos con cohesin) desarrollar una resistencia
moderada (como por ejemplo CBR de 20%) para grados de saturacin tan
importantes como 80%, si son compactados a bajos grados de
compactacin. De all que las fallas por hundimiento en las zanjas y
en los accesos a puentes sean sumamente recurrentes.
Como regla general, si se usa equipo liviano de compactacin se
debe cambiar a un suelo de mucha mayor calidad y, sobre todo, se
debe verificar su resistencia a travs de diseos tpicos del Nivel 3
de la Pirmide de Diseo. Otra alternativa a considerar ante esta
dificultad es la estabilizacin del suelo.
No nos engaemos, en el Nivel 1 de la Pirmide de Diseo no hay
ingeniera, solo recetas.
Freddy J. Snchez-Leal.
Si quieres repasar que es eso de curva de diseo lee
aqu:http://blogramcodes.blogspot.com/2012/06/curva-de-diseno.html
Si quieres conocer al detalle sobre la Pirmide de Diseo lee
aqu:http://blogramcodes.blogspot.com/2012/04/tres-formas-de-disenar-un-suelo.html
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