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• Miguel Franco

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Rodillo Pata de Cabra

(Compactador de

suelo)

1. Procesos de Compactación de Campo La energía que se requiere para compactar los suelos en el campo se puede aplicar mediante cualquiera de las formas que existen, las cuales se diferencian por la naturaleza de los esfuerzos aplicados y por la duración de los mismos, estas formas son: -

Por amasado Por presión Por impacto

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Por vibración Métodos mixtos

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2. Equipos de Compactación

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Máquina autopropulsada, de gran peso, dotada de uno o varios rodillos o ruedas cuya función consiste en planificar y dar la compacidad requerida al material sobre el cual se desplaza.

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En general, el problema de la compactación va ligado al del material a compactar y esta es la razón de la existencia de múltiples y diferentes equipos en el mercado que se diferencian más que en la energía de compactación que suministran, en la forma en que dicha energía es transmitida al terreno.

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Los equipos de compactación se clasifican en dos tipos: de presión estática y vibratorios. Entres los compactadores por presión estática se tienen los Rodillos Pata de cabra:

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3. Rodillos Pata de Cabra

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Los rodillos de patas de cabra son un cilindro metálico cuya superficie está provista de unas protuberancias en forma de troncos piramidales, que al girar el cilindro se clavan en el suelo produciendo el efecto de amasado. Se utilizan únicamente en la compactación de suelos cohesivos (grano fino) con cierta humedad que se compactan en capas, para con la acción de amasado poder romper la estructura del suelo, y de esta manera facilitar la recolocación de las partículas. No son apropiados para suelos granulares, su uso se restringe a las zonas donde se encuentren los suelos cohesivos, como fondos de desmonte o cimientos de terraplén.

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Estos compactadores concentran su peso sobre la pequeña superficie de todo un conjunto de puntas de forma variada ejerciendo presiones estáticas muy grandes en los puntos en que las protuberancias penetran en el suelo. Conforme se van dando pasadas y el material se va compactando, las patas profundizan cada vez menos en el suelo, y llega un momento en que ya no se produce ninguna compactación adicional; en una profundidad del orden de 6 cm, la superficie queda siempre distorsionada, pero se compacta bajo la siguiente capa que se tienda.

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La siguiente figura muestra la influencia que sobre la compactación obtenida ejerce la forma de la punta del vástago, que constituye la “pata de cabra” propiamente dicha; en forma esquemática se presentan los pesos volumétricos que resultaron en un caso dado con el empleo de tres tipos de vástago, todos de sección cuadrada de 15 cm de lado. -

Influencia de la forma de la punta del vástago en los

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La presión que ejerce el rodillo pata de cabra al pasar con sus vástagos sobre el suelo no es uniforme en el tiempo; los vástagos penetran ejerciendo presiones crecientes, las cuales llegan a un máximo en el instante en que el vástago esta vertical y en su máxima penetración; a partir de ese momento la presión disminuye hasta que el vástago sale.

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Los rodillos más usuales tienen vástagos de 20 a 25 cm de longitud y se usan para compactar capas de suelo suelto de alrededor de 30 cm de espesor. Al aumentar el número de pasadas del equipo, la parte inferior de la capa va adquiriendo mayor resistencia, lo que impide la penetración del rodillo y de sus vástagos, que así van compactando al suelo suprayacente. El proceso puede llegar a un límite en el cual el rodillo camina sobre el suelo y transmite todo su peso a través de los vástagos, pero sin que haya contacto entre el tambor y el suelo propiamente dicho.

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Por lo general, se considera adecuada la operación cuando el vástago penetra del 20 al 50% de su longitud, lo que depende de la plasticidad del suelo; así, para una arcilla blanda se busca hacer penetraciones menores que para una arcilla arenosa, a fin de evitar que se adhieran al vástago cantidades considerables del suelo y se reduzca el rendimiento del equipo. En cualquier caso siempre se produce una cierta penetración de las patas del rodillo.

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El rodillo pata de cabra produce dos resultados muy deseables en los terraplenes de suelos finos compactados, que son una distribución uniforme de la energía de compactación en cada capa y una buena liga entre capas sucesivas.

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La

figura

siguiente ilustra cualitativamente el efecto de la energía de compactación y del contenido de agua del suelo en un proceso de compactación de campo con rodillo de pata de cabra, si bien la forma de tales curvas, obtenidas para energías de compactación crecientes, es general para cualquier tipo de rodillo o compactador. Con el uso de un mismo equipo, todo incremento en la energía de compactación hace que aumente el peso volumétrico seco máximo y disminuya el contenido de agua óptimo. -

Diagrama cualitativo del efecto de la energía

En la tabla siguiente se presenta un resumen de la información de varias fuentes relativa al efecto de la presión de contacto bajo los vástagos de un rodillo; el cálculo se hizo dividiendo el peso total del rodillo entre el

producto del número de vástagos en una hilera por el área de apoyo de cada vástago. -

Se puede observar que con las presiones y mediante las pasadas que se

indican prácticamente no cambia la compactación de los suelos probados, aun con incrementos de más de tres veces en la presión de contacto. Los anterior indica que la intensidad de la presión del vástago carece de importancia en el proceso, pero es claro, desde luego, que ha de existir un valor mínimo necesario en dicho concepto para lograr una compactación eficiente; con la información de que hoy se dispone no es posible decir cuál sea este valor, pero la tabla permite pensar que no debe ser inferior a 8 Kg/cm², si el área de contacto del vástago no es mayor de 75 o 90 cm². -