Vibroflotación y vibrosustitución.



Estos métodos consisten en la densificación de los terrenos flojos mediante vibración para conseguir:
   · Aumentar la capacidad portante de las zonas débiles del terreno.
   · Reducir los asientos producidos por cargas verticales.

Se puede distinguir entre:
   · Vibroflotación.
   · Vibrosustitución o columnas de grava.

La vibroflotación es de aplicación en suelos de naturaleza granular, en los cuales se compensa la pérdida de volumen mediante la aportación de material externo, que en muchas ocasiones puede ser el mismo que constituye el terreno que tiene que ser mejorado. Además de aumentar la capacidad portante del terreno aumenta la resistencia del mismo a la licuefacción.



El método de vibrosustitución, también denominado de “columnas de grava”, es aplicable en terrenos de naturaleza cohesiva, donde es necesaria la aportación de grava de determinadas características para densificar y rigidizar el terreno. De este modo, además de aumentar la capacidad portante del terreno se incrementa su permeabilidad.



En los dos procedimientos se debe conseguir la compactación máxima, tanto para el terreno natural como del material aportado.


  • Vibroflotación.

El proceso consta de las siguientes fases:

1. Introducción del vibrador en el terreno, gracias a su peso propio y a la ayuda de la inyección de agua por la punta. Se provoca un estado de licuefacción local en el terreno que facilita la penetración hasta la profundidad requerida.

2. Una vez alcanzada la profundidad deseada, se corta la inyección de agua en punta y se inicia la compactación o consolidación forzada del suelo lateral por aplicación de la vibración. Simultáneamente se procede al aporte de arena o grava para compensar la disminución de volumen.

3. Conforme se consigue la consolidación del terreno, se va elevando el vibrador, repitiendo el proceso de compactación por tongadas de 30 a 60 cm de espesor. Así hasta alcanzar la superficie del terreno, con lo que se consigue un elemento de forma sensiblemente cilíndrica con mayor o menor material de aportación y un terreno lateral con una densidad mayor que la inicial.

La mejora de la zona deseada se consigue aplicando a toda la superficie a tratar este proceso puntual mediante una malla, normalmente triangular, con distancias de 1 a 3 m entre los puntos de tratamiento consiguiendo una efectividad, en términos de densidad relativa, entre un 70 y un 80%.




  • Vibrosustitución. Columnas de grava.

En este sistema también se actúa mediante mallas, generalmente triangulares, con separaciones entre 1 y 3,5 m. El diámetro de la columna compactada varía entre 0,6 y 0,8 m.

En los suelos de naturaleza cohesiva se consigue un aumento de resistencia mediante la aplicación de vibradores con un procedimiento similar al de la vibroflotación, introduciendo el vibrador en el terreno con el aporte simultáneo de grava que es mezclada con el terreno tratado.

Así se consiguen dos efectos: bien el desplazamiento lateral del terreno con inclusión de grava y la correspondiente densificación, o bien la sustitución del suelo por grava que supone la creación de unos drenes verticales que aumentan la permeabilidad del terreno adyacente, produciéndose el drenaje del mismo y el consiguiente aumento de resistencia.





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Precarga.



El método de la precarga consiste en someter al terreno a una presión aplicada a la superficie antes de colocar la carga estructural, con la finalidad de aumentar la densidad del mismo, disminuir los asientos que puedan originar posteriormente las construcciones y, en consecuencia, aumentar la capacidad portante.


 
La aplicación de la precarga suele realizarse mediante rellenos de tierra o mediante la colocación de tanques de agua sobre la superficie. 

Estos sistemas se suelen utilizar para acelerar la consolidación de los terrenos cohesivos blandos, aunque también se aplican para la mejora de rellenos, limos orgánicos e inorgánicos, turbas, etc.

Se requiere un conocimiento minucioso del terreno que se va a consolidar para poder predecir la magnitud de los asientos y el tiempo de consolidación.

Para ejecutar este método de compactación se extiende sobre el terreno que se desea compactar una carga que tiene un valor de una a dos veces el de las cargas que transmitirá al terreno la estructura que se pretenda construir. La consolidación debe de hacerse por zonas, utilizando las tierras existentes, que son transportadas de uno a otro sitio, o en su caso, trasladando los tanques de agua.
Lo que se pretende es conseguir, con la carga permanente más la sobrecarga, es el asiento final que produciría la carga permanente pero en mucho menos tiempo.



El método de precarga puede ser la solución más viable cuando el terreno tiene una capacidad portante insuficiente y las cargas de las futuras construcciones son ligeras y uniformes, presentando los siguientes inconvenientes:

  · Excesivo plazo de ejecución ya que el tiempo de consolidación puede ser de varios meses o años.
  · Este tiempo se suele reducir mediante el uso de drenes, aunque los mismos encarecen el coste.
  · Coste elevado respecto a otras soluciones.
  · Necesidad de utilizar instrumentos y ensayos de control para proyectar correctamente la precarga   
    y  prever el tiempo de aplicación. Hay que instalar una gran cantidad de piezómetros y hacer un 
    reconocimiento muy completo del terreno.
  · El tratamiento afecta a instalación estructuras próximas, pudiendo originar asientos inadmisibles 
    en  sus cimientos. En el caso de pilotes origina esfuerzos laterales y/o rozamiento negativo.
  · La velocidad de los asientos aumenta notablemente con drenes verticales que pueden ser de arena.





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