El blog de Víctor Yepes

Pilotes de compactación

Figura 1. Hincado de pilotes prefabricados. https://geotecniafacil.com/pilotes-prefabricados-hincados/

En ocasiones, se hincan pilotes en suelos granulares para compactar el terreno en superficie y permitir el uso de cimentos de poca profundidad. Suelen ser pilotes de desplazamiento cortos, aunque son las pruebas de campo las que pueden determinar cuál es la longitud razonable. Esta longitud depende de la densidad relativa del terreno antes y después de la compactación, así como de la profundidad de compactación requerida (Das, 1999).

Los pilotes podrían ser de cualquier material, como los de madera o los prefabricados. La hincha de pilotes de madera se ha utilizado en la construcción de terraplenes para carreteras. No obstante, también podría emplearse un pilote de arena compactada o de grava como sustituto. Estos elementos se disponen en mallas regulares. Estos elementos se hincan desde la periferia hacia el centro del área que se quiere mejorar.

El objetivo de estos pilotes es compactar el terreno entre los elementos, formando un conjunto relativamente rígido de columnas en el que se concentran las cargas. En consecuencia, se aumenta la capacidad de carga por fricción. El volumen desplazado, añadido a la vibración de la hinca, es el responsable de la densificación del terreno circundante. Con este efecto se mejora la resistencia del terreno y se reducen los asientos totales y diferenciales. Además, limitan el riesgo de licuación. La profundidad no suele superar los 20 m.

Figura 2. Efecto del pilote de compactación

El cimiento no se apoya directamente sobre el pilote de compactación, sino sobre el conjunto del terreno densificado. También se puede hincar, mediante vibración o golpeo, un tubo con un tapón en su parte inferior. Una vez llega a la profundidad requerida, se rellena el orificio con material granular que se compacta por tongadas a la vez que se extrae la tubería, quedando el tapón en el terreno, formando un pilote de arena compactada.

Los pilotes de compactación suelen utilizarse bajo las mismas condiciones estructurales y subterráneas que las de la vibroflotación y de Terra-Probe. No obstante, los resultados son mejores con un terreno de arenas flojas que con la vibroflotación para un mismo espaciado entre puntos de tratamiento.

A continuación, os dejo un vídeo en el que se puede observar el proceso de hincado de un pilote prefabricado.

Referencias:

DAS, B. M. (2001). Principios de ingeniería de Cimentaciones. 4ª edición, International Thomson Editores, México, pág 575.

DELGADO, M. (1999). Ingeniería de cimentaciones: Fundamentos e introducción al análisis geotécnico. 2ª Edición, Alfaomega Grupo Editor, México.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

Cursos:

Curso de Procedimientos de Construcción de cimentaciones y estructuras de contención en obra civil y edificación.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Aportación a la toma de decisión multricriterio desde la teoría neutrosófica

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics, indexada en el primer decil del JCR. En este caso hemos aplicado la teoría neutrosófica a la toma de decisión multicriterio. La nueva propuesta se ha aplicado al problema del proyecto más sostenible para un tablero de puente de hormigón pretensado ubicado en una región costera. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación DIMALIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Tras el reciente establecimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible y de la Agenda 2030, el diseño sostenible de productos en general y de infraestructuras en particular surge como un campo desafiante para el desarrollo y la aplicación de herramientas de toma de decisiones multicriterio. Los problemas de decisión relacionados con la sostenibilidad suelen implicar, por definición, una gran variedad en el número y la naturaleza de los criterios conflictivos, lo que nos sitúa en el límite de la aplicabilidad de las herramientas convencionales de toma de decisiones multicriterio. Cuanto mayor sea el número de criterios y más complejas sean las relaciones entre ellos en un problema de decisión, menos precisos y seguros serán los juicios requeridos por los métodos habituales, como el proceso de jerarquía analítica (AHP). El presente trabajo propone una metodología de finalización del AHP neutrosófico para reducir el número de juicios que debe emitir el decisor. Esto aumenta la consistencia de sus respuestas, a la vez que considera las incertidumbres asociadas a la borrosidad del pensamiento humano. El método se aplica a un problema de diseño sostenible, dando como resultado unas estimaciones de pesos que permiten reducir hasta un 22% las comparaciones requeridas convencionalmente, con una precisión media inferior al 10% entre las estimaciones y los pesos resultantes de una matriz AHP completada convencionalmente, y un error estándar medio de la raíz inferior al 15%.

Abstract:

Following the recent establishment of the Sustainable Development Goals and Agenda 2030, the sustainable design of products in general and infrastructure in particular has emerged as a challenging field for the development and application of multicriteria decision-making tools. Sustainability-related decision problems, by definition, usually involve a wide variety of conflicting criteria, pushing the limits of conventional multicriteria decision-making tools and practices. The greater the number of criteria and the more complex the relations existing between them in a decisional problem, the less accurate and certain are the judgments required by usual methods, such as the analytic hierarchy process (AHP). The present paper proposes a neutrosophic AHP completion methodology to reduce the number of judgments required of the decision maker. This increases the consistency of their responses while accounting for the uncertainties inherent in human thinking. The method is applied to a sustainable-design problem, resulting in weight estimates that reduce the conventionally required comparisons by up to 22%, with average accuracy below 10% between the estimates and the weights from a conventionally completed AHP matrix, and a root-mean-square standard error below 15%.

Keywords:

Multicriteria decision-making tools; analytic hierarchy process; DEMATEL; neutrosophic logic; fuzzy decision making; sustainable design.

Referencia:

NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2021). Neutrosophic completion technique for incomplete higher-order AHP comparison matrices. Mathematics, 9(5):496. DOI:10.3390/math9050496

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Columnas de grava ejecutadas por medios convencionales

Una columna de grava no solo puede construirse con técnicas como la vibrosustitución o el vibrodesplazamiento, sino que también puede ejecutarse con medios convencionales propios de los pilotes. En las Figuras 1 y 2 se observan tres procedimientos para la ejecución de pilotes de grava mediante la sustitución del terreno.

Si el terreno es estable, la ejecución es similar a la de los pilotes de extracción con barrera sin entubación (pilotes CPI-7, según la nomenclatura de NTE). En este caso, tras la excavación con una barrena, se rellena la perforación con gravas, apisonando cada una de las tongadas.

Si el terreno no es estable, es necesario utilizar una camisa recuperable que sostenga la excavación (similar a la ejecución del pilote CPI-4). En este caso, se va excavando el material mientras se introduce la camisa. Tras llegar a la profundidad requerida, se va retirando la entubación conforme se van rellenando y apisonando las gravas por tongadas.

Figura 1. Ejecución de una columna de grava mediante sustitución en terreno estable o con entibación (Uriel, 1985)

En la Figura 2 se muestra un tercer procedimiento similar al anterior. Se trata de introducir la camisa mediante un vibrohincador. Una vez se alcanza la profundidad prevista, se rellena la entubación con grava y, una vez llena, se extrae la tubería mediante vibración, que, a su vez, compacta la grava. No obstante, también es posible introducir la entubación mediante empuje, apoyándose en el par de la perforadora.

Figura 2. Ejecución de una columna de grava mediante sustitución con vibrohincador (Uriel, 1985)

En la Figura 3 se describen dos sistemas constructivos de la columna de gravas en el caso de desplazar el terreno. En el primer caso, se hinca la entubación con un tapón perdido en el fondo, así como los pilotes de desplazamiento con azuche y tubería recuperable (CPI-2). Tras alcanzar la profundidad necesaria, se rellena la entubación con tongadas y se apisona simultáneamente con la extracción de la tubería. Una variante es hincar el tubo con un vibrohincador. Este tubo presenta una válvula en la punta que permite la hinca y el desplazamiento del terreno. Posteriormente, se rellena con grava y se extrae la tubería mediante vibración, que también compacta las gravas.

Figura 3. Ejecución de una columna de grava mediante desplazamiento (Uriel, 1985)

En Japón se ha desarrollado y utilizado ampliamente la técnica de ejecución de columnas de grava mediante un vibrohincador pesado en cabeza. Pero en este caso, el relleno suele ser de arena en vez de grava, que se compacta e imbrica con el terreno natural mediante sucesivos descensos y elevaciones de la camisa en vibración (Ortuño, 2003).

Referencias:

ORTUÑO, L. (2003). Vibroflotación. Columnas de grava. Jornada sobre mejora del terreno de cimentación. Madrid, 16 de diciembre.

URIEL, A. (1985). Mejora del terreno por medios dinámicos. Curso sobre pavimentos y rellenos portuarios. Puerto Autónomo de Valencia.

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Constructibilidad para la optimización en BIM y gemelos híbridos digitales

En otros artículos anteriores ya hemos hablado de la computación cuántica y de los gemelos híbridos digitales en ingeniería civil y edificación. Ahora os paso una comunicación que hicimos en el EAAE-ARCC International Conference que se celebró en Valencia el verano pasado, organizado por la Universitat Politècnica de València.

La introducción de los estándares de Lean Construction en la industria de la construcción ha cambiado la forma en que los profesionales abordan los problemas. El BIM y los gemelos digitales híbridos son tecnologías emergentes que mejoran la eficiencia de los procedimientos del sector. Los algoritmos de optimización se utilizan a menudo en combinación con estas técnicas para mejorar los resultados en varios puntos de la fase de diseño, incluido el proyecto estructural. La optimización puede realizarse utilizando diferentes criterios, como la economía, la sostenibilidad, el consumo de energía o la constructibilidad, o una combinación de ellos. Aunque existen fórmulas exactas para cuantificar algunos de estos criterios, no existe una fórmula universal para cuantificar la constructibilidad. En este artículo, establecemos los puntos clave para definir un criterio de constructibilidad para cada proyecto estructural y explorar su eficiencia. La forma de cuantificar la constructibilidad depende del diseño estructural y del elemento a optimizar, y como no existe una fórmula exacta para cuantificarla, se han definido los diferentes factores que influyen en ella y se han explorado sus combinaciones para un problema estructural determinado: la optimización de una viga de hormigón. Con ello, se consigue cuantificar la facilidad para construir un determinado proyecto estructural y reducir el tiempo de construcción y el coste de las cuadrillas y crear una forma de mejorar el diseño estructural. Este método expuesto puede ampliarse posteriormente a diferentes elementos estructurales.

Referencia:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; YEPES, V. (2020). Constructability criterion for structural optimization in BIM and Hybrid Digital Twins. EAAE-ARCC International Conference, June, 10-13, Valencia, 8 pp. DOI: http://dx.doi.org/10.4995/EAAE-ARCC-IC-2020.2020.XXXX

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Pilotes de hormigón in situ en forma de X o Y

Figura 1. https://www.youtube.com/watch?v=kV2C-61N_Zs

Recientemente, se han desarrollado pilotes de hormigón ejecutados «in situ» con secciones en X o en Y para mejorar la fricción con el terreno. Esta idea no es del todo nueva, puesto que los pilotes metálicos de sección en I o en H, las barretes, etc., disponen de secciones que mejoran el rozamiento.

Los pilotes de hormigón ejecutados «in situ» con sección en X («X-section cast-in-place concrete pile«, XCC) fueron patentados en China por el Geotechnical Institute of Hohai University. En este caso, utilizando secciones circulares inversas, se pueden ejecutar pilotes ahorrando hormigón y con la misma área de superficie que un pilote circular del mismo diámetro. Su ejecución se basa en una tubería metálica con un tope en punta que se introduce en el terreno antes de hormigonar. El diámetro de la camisa metálica oscila entre 0,25 y 1,00 m, alcanzando una profundidad de 25 m. Además, diversos estudios han comprobado que la capacidad vertical del pilote con sección en X es un 20% mayor que la de sección circular con la misma cantidad de hormigón debido a su mayor superficie de fricción (Lv et al., 2011).

Figura 2. Detalle de la punta de la camisa. https://www.youtube.com/watch?v=kV2C-61N_Zs

A continuación, os dejo un vídeo explicativo sobre la instalación de este tipo de pilotes.

Referencias:

LV, Y.; DING, X.; LIU, H. (2011). In Situ Tests on Cast-in-Place Concrete X-Section Pile for Bearing Capacity of Single-Pile Composite Foundation. GeoHunan International Conference 2011.

Cursos:

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Pilotes de hormigón in situ huecos de gran diámetro

Figura 1. Máquina para instalar pilotes PCC. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=AtOu0L2sXkw

Los pilotes de hormigón «in situ» huecos y de gran diámetro («cast-in-place concrete large-diameter pipe«, PCC) constituyen una técnica de mejora de suelos basada en inclusiones rígidas, desarrollada recientemente en China debido a su bajo coste y a su alta capacidad de carga. La función de este sistema es minimizar los asentamientos totales y diferenciales tras la construcción de un terraplén sobre un suelo blando.

Se trata de un pilote tubular de hormigón vertido «in situ» que se construye con una carcasa formada por dos tubos de acero de distinto diámetro colocados uno dentro del otro, auxiliados por una pilotadora dotada de un vibrador (Figura 1).

El espacio entre los dos tubos se cierra en la parte inferior y el pilote se hace vibrar en el suelo. Una vez alcanzada la profundidad requerida, se vierte hormigón en la zona hueca creada entre los dos tubos del pilote, se comprime mediante vibración y se retrae el armazón. Este proceso abre el cierre entre las dos carcasas, permitiendo que el tubo de hormigón permanezca en el suelo mientras se retraen las tuberías concéntricas.

El pilote final tiene un diámetro de 1,0 a 1,5 m, un grosor de pared de 100 a 150 mm, una longitud de hasta 25 m y una distancia entre centros de 2,5 a 4,0 m (Figura 2).

Figura 2. Dimensiones de un pilote PCC. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=AtOu0L2sXkw

Sobre el campo de pilotes se coloca un colchón formado por tres capas de geotextil, con grava entre ellas, para redistribuir la carga del relleno a los pilotes. Se comprueba que la velocidad de instalación es bastante lenta, pero que, racionalizando el hormigonado, se puede ganar tiempo. Se realizan pruebas posteriores para verificar la calidad del pilote individual y de la mejora del suelo como un todo.

El pilote PCC ofrece un mejor rendimiento económico que otros métodos convencionales. Presenta un mejor control de calidad, pues tanto la integridad como el grosor de la pared pueden verificarse más fácilmente. Combina las ventajas del pilote de hormigón pretensado, del pilote perforado y del pilote de acero. Así, el PPC puede alcanzar profundidades de 25 m con diámetros de hasta 1,50 m, mientras que las columnas de grava y las columnas de suelo-cemento presentan diámetros que rondan los 0,50 m y profundidades normalmente limitadas a 15 m. Por otra parte, pilotes de estas dimensiones no podrían prefabricarse ni colocarse sin que estuvieran fuertemente armados, lo cual no ocurre con un PPC.

La capacidad portante del PCC es elevada, pues el rozamiento es alto debido a su diámetro y a que se desarrolla tanto por el interior como por el exterior del pilote tubular. Ello permite separar los pilotes entre sí, disminuyendo el número total necesario. Además, la forma anular del elemento rebaja la cantidad de hormigón empleado.

En la Figura 3 se muestra la secuencia de la instalación del PCC. Primero se monta la carcasa anular en la pilotadora (a), se empuja al principio y luego se vibra para introducirla en el terreno (b). Una vez alcanzada la profundidad, se vierte hormigón en el espacio anular (c). Después, se extrae la doble tubería de acero mediante vibración (d) hasta completar el pilote (e).

Figura 3. Fases de la ejecución de un pilote PPC (Liu et al., 2009)

Os dejo a continuación un vídeo explicativo que creo que os puede servir para entender el procedimiento constructivo de este tipo de pilotes.

Referencias:

LIU, H.L.; FEI, K.; MA, X.H.; GAO, Y.F. (2003). Cast-in-situ concrete thin-wall pipe pile with vibrated and steel tube mould technology and its application (I): Development and design. Rock Soil Mechanics, 24:164–168.

LIU, H.L.; CHU, J.; DENG, A. (2009). Use of large-diameter, cast-in situ concrete pipe piles for embankment over soft clay. Canadian Geotechnical Journal, 46(8): 915–927.

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Columna de grava inyectada

Se puede mejorar la resistencia y la rigidez de una columna de gravas inyectando una lechada («grouted gravel pile«). Se trata de preinstalar un tubo de inyección en la perforación antes de que se vierta la grava. La columna de grava se ejecuta mediante vibración, dependiendo de la profundidad de la columna de la altura de la máquina. La lechada se inyecta a medida que se extrae el tubo. Este tratamiento, además, permite impermeabilizar la columna.

Esta técnica se ha aplicado con éxito para el refuerzo de terrenos blandos en plataformas ferroviarias, carreteras, puertos, etc. Las columnas de grava inyectada son una técnica inventada por el profesor Hanlog Liu.

La columna de grava inyectada presenta ventajas respecto a la columna de gravas convencional (Liu et al., 2015):

a) Mientras la columna de grava se considera flexible, con una longitud efectiva entre 6 y 10 veces su diámetro, o entre 6 y 8 m de longitud, la inyectada es rígida y su longitud efectiva puede llegar a 35 m.

b) Las inyectadas son más eficaces para controlar los asientos debido a su mayor rigidez.

c) Las columnas de grava no pueden utilizarse cuando la resistencia al corte no drenada del suelo es inferior a 15 kPa, lo cual no ocurre con las inyectadas.

d) Las columnas de grava requieren una máquina con un mástil tan alto como la longitud de la columna, lo cual no ocurre con la grava inyectada.

Figura 2. Aspecto de la columna de grava inyectada. https://kknews.cc/news/699b6m.html

El procedimiento constructivo se realizaría de la siguiente forma (Liu et al., 2015):

Se perfora un pozo con un diámetro de entre 40 y 80 cm, utilizando lodos de perforación. La velocidad de perforación, la densidad y la consistencia del lodo se controlan en los rangos de 50 a 100 revoluciones/min, 1150 a 1300 kg/m³ y 18 a 25 s, respectivamente. Una vez alcanzada la profundidad requerida, el tubo de perforación se eleva unos 30 cm y luego se gira durante 25-30 minutos. La tierra que queda en el fondo de la perforación debe ser inferior a 30 cm.
Se añade agua a través del tubo de perforación para limpiar el pozo y reducir la densidad del lodo a aproximadamente 1100 kg/m³.
Se coloca un tubo de inyección en el centro de la perforación. Se vierte grava en la perforación. Se añade agua de forma continua para limpiar la perforación y reducir la densidad de la lechada a 1050 kg/m³.
La lechada de cemento hecha de una mezcla de cemento de 32,5 MPa con una proporción de agua-cemento de 0,5-0,6 se bombea en el pozo a través de la tubería de inyección utilizando un método de abajo hacia arriba. La salida del tubo de inyección se coloca inicialmente a 15-30 cm por encima del fondo del pozo. Una presión de inyección de 0,3 a 0,7 MPa. A continuación, el tubo de inyección se retira a una velocidad de 0,3-0,5 m/min. Sin embargo, se puede utilizar una velocidad más baja, de 0,2-0,3 m/min, cuando se encuentre una capa de arena suelta o medianamente suelta.
Se retira el tubo de lechada. Después de 7 a 10 días, se coloca una zapata de hormigón armado en la parte superior de la columna.

Os dejo un vídeo explicativo de la técnica.

Referencias:

LIU, H.; KONG, G.Q.; CHU, J. (2015). Grouted gravel column-supported highway embankment over sfot clay: Case study. Canadian Geotechnical Journal, 52(11):150414143659002.

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Introducción a los compactadores vibratorios

Figura 1. Compactadores de Suelos Vibratorios de la serie GC de Cat^®. Fuente: https://www.cat.com/es_MX/campaigns/npi/Compactadores-de-Suelo-Vibratorios-de-la-SerieGC.html

Son máquinas caracterizadas por transmitir el esfuerzo de compactación al terreno mediante la vibración de una masa, que puede ser un cilindro o un bloque aislado. La primera máquina de este tipo se empleó en Alemania en los años 30: era una bandeja vibratoria autopropulsada.

Estos equipos combinan los esfuerzos estáticos con los dinámicos. Eliminan en gran medida la fricción interna entre las partículas del suelo y mejoran la compactación. El resultado es mejor en terrenos granulares que en terrenos cohesivos. Otro efecto es el despegue del rodillo del suelo debido al impacto que este ejerce por la vibración. Todo ello ha propiciado mayores rendimientos que la compactación estática, pudiendo compactarse tongadas de mayor espesor. La acción de un rodillo vibrante equivale a la de otro estático de mucho mayor peso, según el material a compactar. Como idea orientativa, esta equivalencia es de 12 en gravas y escollera y de 8 en suelos cohesivos.

El número de impulsos ejercidos por unidad de tiempo se denomina frecuencia y se expresa en ciclos por segundo. La distancia máxima que recorre la masa vibrante desde su posición de equilibrio se denomina amplitud.

La energía que el rodillo transmite al suelo depende no solo de su masa, sino también de la amplitud alcanzada por la oscilación. Esta amplitud está relacionada con la frecuencia, y ambas crecen hasta alcanzar la frecuencia natural o de resonancia del sistema suelo-rodillo. Posteriormente, disminuye asintóticamente la amplitud hasta el límite nominal del rodillo.

Figura 2. Frecuencia-amplitud. A0 : Amplitud nominal del rodillo, fr : Frecuencia de resonancia

Al emplear el mismo compactador, la frecuencia natural aumenta a medida que aumenta la densidad y disminuye la compresibilidad del terreno. Algunas máquinas utilizan este fenómeno para evaluar el grado de compactación. Por ello, a medida que se dan pases del cilindro sobre el relleno, varía la frecuencia de resonancia y, por consiguiente, para seguir compactando en condiciones óptimas se tendrá que modificar en cada pasada la frecuencia de vibración, incrementándola. El asiento aumenta con rapidez al acercarse a la frecuencia natural, y es superior al producido por una carga estática de la misma magnitud que la fuerza vibratoria. Se llama zona crítica de frecuencias a la zona donde se produce el mayor asiento y se extiende normalmente entre 0,5 y 1,5 veces la frecuencia natural.

La fuerza total aplicada sobre el suelo depende de la componente vertical de la fuerza centrífuga de la masa excéntrica, que varía de forma sinusoidal, y del peso del cilindro. Puede “despegar” el rodillo del suelo en determinadas circunstancias y añadir una acción de “impacto” sobre el terreno, consiguiéndose cierto efecto en la “profundidad” de la compactación.

La amplitud de la vibración influye en el reparto de densidades en profundidad. De este modo, las amplitudes bajas dan valores más altos en superficie y las altas, en el fondo.

Como regla válida en un gran número de casos, se puede decir que los materiales granulares se compactan mejor con frecuencia alta y amplitud reducida, mientras que para los cohesivos es preferible mayor amplitud y menor frecuencia.

Estas circunstancias implican que, en un rodillo vibrante, se debe:

Utilizar la máxima amplitud posible, acorde con el tipo de relleno a compactar.
Tener un dispositivo de ajuste de frecuencias para acercarse a la frecuencia de resonancia.
Disponer una suspensión elástica en la máquina que debe aislar al menor costo el chasis del elemento vibrador.

Son idóneos en arenas y gravas sin finos y en terrenos húmedos cohesivos. No son adecuados para limos y arcillas, suelos con un 5% o más de finos, ni para suelos secos.

Generalmente, el efecto en profundidad con los rodillos vibratorios es mayor en el lado húmedo que en el seco, y más importante cuanto más arcilloso es el material.

Os dejo algún vídeo de este tipo de maquinaria.

También les dejo un folleto de la empresa Caterpillar sobre sus compactadores de suelos vibratorios de un solo tambor.

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Referencias:

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente n.º 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2015). Coste, producción y mantenimiento de maquinaria para construcción. Editorial Universitat Politècnica de València, 155 pp. ISBN: 978-84-9048-301-5. Ref. 402.

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Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Estabilización de suelos con cemento

Figura 1. https://www.obrasurbanas.es/stabile-estabilizacion-suelos-carreteras/

Un suelo puede estabilizarse con cemento. Según el artículo 512 del PG3, consiste en la mezcla íntima, convenientemente compactada, de terreno, cemento, agua y eventualmente adiciones, a la cual se le exigen unas determinadas condiciones de insusceptibilidad al agua, resistencia y durabilidad.

En efecto, al fraguar e hidratarse los silicatos y aluminatos cálcicos anhidros, une las partículas del suelo, reduce su sensibilidad al agua, disminuye la deformación del suelo estabilizado y proporciona cierta resistencia a tracción según la dosificación empleada. Se pueden estabilizar tanto los suelos granulares como los de grano fino, salvo que sean muy plásticos o presenten mucha humedad. En este último caso, se podrían tratar previamente con cal. No se podrán utilizar suelos con material vegetal u orgánica, o cualquier otra sustancia que perjudique el fraguado del cemento.

Según las propiedades de la mezcla resultante, el suelo estabilizado con cemento se puede dividir en dos grupos:

Suelos mejorados con cemento, en los que se agrega una cantidad relativamente pequeña de cemento para mejorar algunas propiedades, como su sensibilidad a los cambios de humedad o su mayor capacidad de soporte, quedando el material suelto tras su tratamiento. Es una técnica orientada a mejorar las explanadas. La mezcla se realiza in situ, con dosificaciones inferiores al 3% del peso seco del suelo. El PG3 los clasifica en S-EST 1 y S-EST 2.
Suelos estabilizados con cemento, donde tras el fraguado del cemento, se obtiene un material con cierta resistencia mecánica. No se trata de hormigón, pues los granos no se ven envueltos en pasta de cemento, sino que su unión es puntual. El PG3 los divide en S-EST 3 si la resistencia a la compresión a 7 días es de 1,5 MPa, para uso en explanadas, y en suelos estabilizados para subbases y bases, donde se eleva dicha resistencia mínima a 2,5 MPa. En este último caso, su denominación habitual es suelocemento, cuya fabricación se realiza en central. Se exige un adecuado curado, lo que implica que tras la extensión y compactación de la capa, se riega con una emulsión bituminosa de rotura rápida para evitar la evaporación prematura.

Se necesitaría un elevado contenido de cemento si el suelo presenta muchos finos plásticos, lo que, además, dificultaría el mezclado. Por ello se limitan los tratamientos con cemento a suelos que cumplan las siguientes condiciones:

Límite líquido < 40 en los S-EST 2 y S-EST 3
Índice de plasticidad < 15
Cernido ponderal por el tamiz UNE 2 mm > 20 %
Cernido ponderal por el tamiz UNE 0,063 mm ≤ 35 % (50 % en los S-EST 1 y S-EST 2)

Con carácter general, el procedimiento constructivo de una estabilización con cemento se divide en las siguientes fases: preparación del terreno, mezclado “in situ” o en central, compactación, ejecución de juntas y curado de la mezcla. Normalmente, se compacta en capas de 20 a 30 cm.

Los cementos más adecuados para estabilizar suelos son aquellos que presentan un plazo elevado para que se puedan trabajar fácilmente, un moderado calor de hidratación y un lento desarrollo de resistencia que minimice las fisuras de retracción. Por ello son adecuados cementos con mayor contenido de adiciones activas (escorias de horno alto, puzolanas naturales y cenizas volantes), tales como los tipos CEM III, IV y V.

Os dejo un enlace al “Manual de estabilización de suelos con cemento o cal” que creo que os puede ser de ayuda. También os aconsejo que acudáis a la página web de ANTER (Asociación Nacional Técnica de Suelos y Reciclado de Firmes).

Aquí podéis ver una pequeña explicación de la profesora Ana María Pérez, de la Universitat Politècnica de València, de lo que es un suelocemento.

Os dejo algunos vídeos de esta técnica de mejora de suelos.

A continuación, os dejo una guía de soluciones para obras de estabilización de suelos, ejecución de suelo-cemento in situ y reciclado de firmes elaborada por la Asociación Nacional Técnica de Estabilizados de Suelos y Reciclados de Firmes (ANTER).

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Referencias:

JOFRE, C.; KRAEMER, C. (dir.) (2008). Manual de estabilización de suelos con cemento o cal. Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA), 217 pp.

KRAEMER, C.; MORILLA, I.; DEL VAL, M.A. (1999). Carreteras II. Explanaciones, firmes, drenaje, pavimentos. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Mejora de terrenos. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.844.

YEPES, V. (2014). Maquinaria para la fabricación y puesta en obra de mezclas bituminosas. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 749.

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Evaluación crítica de una revista de muy alto impacto en ingeniería civil: Automation in Construction

Acaban de publicarnos un artículo en la revista científica Journal of Civil Engineering & Management (indexada en el JCR, Q2) un artículo que analiza la evolución de una de las revistas científicas de mayor impacto en ingeniería civil: Automation in Construction. Este tipo de publicaciones críticas está siendo habitual en el ámbito científico porque permite conocer las luces y las sombras, así como detectar las claves de las líneas de investigación punteras ahora y en un futuro próximo. Además, permite a los editores conocer si están acertando en su línea editorial o está la revista escorándose hacia derroteros poco recomendables. No es el caso. Asimismo, esta publicación es de especial interés porque se encardina dentro de mi colaboración internacional, que está creciendo enormemente en estos últimos años.

Automation in Construction es una de las principales revistas internacionales de ingeniería civil y construcción que se remonta a 1992. En este trabajo se ha cuantificado y visualizado la evolución de las publicaciones de esta revista mediante métodos bibliométricos. Nuestro trabajo consta de dos partes: 1) estadísticas de publicación y citación en términos de distribución anual, fuentes de citación, países/regiones e institutos prolíficos y artículos altamente citados, 2) análisis de redes y mapas científicos en términos de red de coautoría, red de co-citación y evolución temática. Para realizar los análisis se utilizan dos programas informáticos bibliométricos, VOSviewer y SciMAT. Los resultados sugieren que la revista ha obtenido una creciente influencia y reputación por parte de la comunidad científica en las últimas décadas. Se espera que nuestro estudio tenga una importancia orientadora para los editores y los lectores de esta revista, pues proporciona información clave sobre la evolución en el tiempo.

Este artículo está en abierto y lo podéis descargar aquí, o directamente desde el enlace de la revista: https://journals.vgtu.lt/index.php/JCEM/article/view/14365

Abstract:

Automation in Construction is one of the leading international journals in construction and building dating back to 1992. This study aims to quantify and visualize the evolution of Automation in Construction publications using bibliometric methods. Our work has two parts: 1) publication and citation statistics in terms of annual distributions, citing sources, prolific countries/regions and institutes, and highly cited papers, 2) network and science mapping analyses in terms of co-authorship network, co-citation network and thematic evolution. Two bibliometric software, VOSviewer and SciMAT, are used to help us carry out the analyses. The results suggest that Automation in Construction has obtained increasing influence and reputation from scientific community over the past decades. It is expected that our study has guiding significance for editors and readers of this journal through providing key insights about the evolution over time.

Keywords:

Automation in Construction, bibliometric, publications and citations, science mapping analyses, thematic evolution

Reference:

TANG, M.; LIAO, H.; YEPES, V.; LAURINAVICIUS, A.; TUPENAITE, L. (2021). Quantifiying and mapping the evolution of a leader journal in the field of civil engineering. Journal of Civil Engineering and Management, 27(2):100-116. DOI:10.3846/jcem.2021.14365

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