ES2215367T3 - Procedimiento y aparato de control de la compactacion de un terraplen. - Google Patents
Procedimiento y aparato de control de la compactacion de un terraplen.Info
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Abstract
Este procedimiento de control del compactado de un terraplén (10) de recubrimiento de un conducto (12) conlleva las etapas que consisten en aplicar un esfuerzo (F) sobre el terraplén (10) de forma que se obtenga la deformación (D) resultante de este último, medir la deformación del terraplén (10), calcular el módulo elástico del terraplén, determinar la densidad seca del terraplén a partir del módulo elástico calculado y de la naturaleza del terraplén, y comparar la densidad seca calculada con un valor de la mencionada densidad seca correspondiente a un compactado óptimo del terraplén. El esfuerzo aplicado por medio del conducto (12) y de la deformación del terraplén se obtiene midiendo la deformación del conducto (12).
Description
Procedimiento y aparato de control de la
compactación de un terraplén.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de control de la compactación de un terraplén de
recubrimiento de una conducción, tal como el descrito en el
preámbulo de la reivindicación 1.
Dicho procedimiento se conoce por ejemplo por la
solicitud de patente DE-A-37 12
455.
Un terraplén de revestimiento de una conducción
debe estar suficientemente compactado, es decir tener una densidad
suficiente para constituir una cimentación eficaz para la
conducción, en particular cuando se destina a deslizarse bajo una
carretera.
Por otra parte, se conoce la utilización de un
penetrómetro para controlar la compactación de un terraplén.
Otra técnica conocida consiste en utilizar una
sonda gamma y en medir la absorción de los rayos gamma por el
terraplén.
De manera general, estas técnicas no permiten la
obtención de una indicación precisa de la calidad de la
compactación de un terraplén, y en particular de la zona de
revestimiento de una conducción, en la medida en que, por una
parte, esta zona es difícilmente accesible, y por otra parte, en que
la calidad de la compactación puede variar rápidamente en esta
zona, en la dirección vertical, entre la solera y la llave, y
efectuándose, en la dirección horizontal, las mediciones de manera
puntual.
El objetivo de la invención es paliar estos
inconvenientes.
Tiene por consiguiente por objeto, un
procedimiento de control de la compactación de un terraplén de
revestimiento de una conducción, como el mencionado anteriormente,
que comprende además las etapas de la parte caracterizadora de la
reivindicación 1.
Unos modos particulares de realización del
procedimiento figuran en las reivindicaciones dependientes 2 y
3.
La invención tiene también por objeto un aparato
de control de la compactación de un terraplén, que comprende las
características de la reivindicación 4.
El aparato de control puede comprender una o
varias de las características de las reivindicaciones dependientes 5
a 11.
Otras características y ventajas se harán
evidentes a partir de la siguiente descripción dada únicamente a
título de ejemplo, y realizada en referencia a los dibujos anexos
en los que:
- la figura 1 es una vista esquemática que
muestra una sección en corte transversal de un terraplén antes y
después de la deformación,
- la figura 2 es una vista en perspectiva
parcialmente despiezada de un aparato de control de la compactación
del terraplén de la figura 1.
En la figura 1, se ha representado una vista en
corte transversal de un terraplén designado por la referencia
numérica general 10, en el que se desliza una conducción 12.
En el ejemplo de realización representado, el
terraplén 10 comprende dos zonas, una de las cuales, 14, constituye
una cimentación para una calzada 16 y la otra zona, 18, constituye
una zona de revestimiento de la conducción 12.
En la figura 1, se ha representado también un
aparato de control de la compactación de la zona de revestimiento
18, designado por la referencia numérica general 20, y dispuesto en
la conducción 12.
Este aparato 20 controla la compactación del
terraplén 10 aplicando un esfuerzo F sobre la superficie interna de
la pared de la conducción 12 para deformarla, como se ha
representado en trazos de puntos y rayas en esta figura, yendo
acompañada esta deformación de una deformación consecutiva de la
zona de revestimiento 18 del terraplén.
Para obtener una indicación de la calidad de la
compactación de esta zona de revestimiento 18 el aparato calcula la
densidad seca del terraplén a partir de los valores del esfuerzo
aplicado y de la deformación del terraplén, así como de la
naturaleza de este último, y a continuación se compara la densidad
seca así calculada con un valor de densidad seca correspondiente a
una compactación óptima del terraplén.
A continuación se va a describir el aparato 20 de
control de la compactación del terraplén 10 en referencia a la
figura 2.
En esta figura se observa que el aparato 20
comprende, montados sobre un chasis 22, medios 24 para aplicar un
esfuerzo sobre la pared de la conducción 12, y medios 26 para medir
la deformación resultante del terraplén por medición de la
deformación D de la pared de la conducción.
Los medios 24 para aplicar un esfuerzo sobre la
pared de la conducción comprenden gatos 28, 30, 32 y 34 dispuestos
por parejas de manera que los gatos 28 y 30 de una de las parejas
ejerzan, en funcionamiento, un esfuerzo sobre la superficie interna
de la pared de la conducción 12 según un sentido opuesto al
ejercido por los gatos 32 y 34 de la otra pareja.
Como se observa en esta figura 2, los gatos de
cada una de las parejas están dispuestos de uno y otro lado de los
medios 26 de medición.
Están constituidos, por ejemplo, por los gatos
neumáticos capaces de ejercer una presión sobre la conducción según
una zona que varía de 0 a 10 bares, y son, preferiblemente, gatos
de doble efecto, es decir capaces de ser accionados selectivamente
con tracción o con empuje.
Los gatos 28, 30, 32 y 34 se conectan a un órgano
36 de conexión de los gatos a una fuente de alimentación de fluido
a presión (no representada).
Un detector de presión 38, de tipo clásico, está
dispuesto en el circuito fluídico de alimentación de cada gato,
entre el órgano 36 de conexión y estos últimos, para medir el
esfuerzo F aplicado sobre la pared de la conducción.
Los medios 26 de medición de la deformación de la
pared 12 de la conducción comprenden dos tubos de medición 40 y 42
que se extienden el uno en la prolongación del otro.
Estos tubos de medición 40 y 42 son tubos de
medición de tipo clásico, apropiados para la utilización
considerada. Por consiguiente, a continuación no se van a describir
en detalle.
Se observará sin embargo, que cada uno de ellos
está dotado con una punta de extremo activa tal que 44, destinada
a ser aplicada contra la pared de la conducción y que se extiende
a partir de una cabeza troncocónica 46.
El esfuerzo F ejercido sobre la conducción se
aplica mediante dos placas deslizantes laterales 48 y 50 montadas
cada una sobre los extremos activos de un gato de una de las
parejas.
Para esto, cada placa deslizante 48 y 50
comprende dos zonas de extremo opuestas 52 y 54 dotadas cada una
con un corte, 56, en el que se introduce un extremo activo de un
gato correspondiente, y cuyas paredes están dotadas de orificios
58, en los que se introducen unas patillas 60, llevadas por el
extremo activo de cada gato.
Por otra parte se observa sobre la figura 2 que
la cara activa de la zona mediana 62 de cada placa deslizante 48 y
50 está equipada con un rodillo 64, fijado por ejemplo por
atornillado, con interposición de una arandela 66, mediante el
cual el esfuerzo proporcionado por los gatos se aplica a la
conducción 12.
Cada placa deslizante 48 y 50 así como cada
rodillo 64, y la arandela 66 asociada a éste, están perforados con
orificios coaxiales 68, en los que se introduce la punta activa 44
de los medios de medición, un resorte 70 que somete a esfuerzo la
cabeza troncocónica 46 de estos últimos apoyada contra la cara
interna de la placa deslizante 48 y 50 correspondiente.
Cada placa deslizante está dotada, además, de
ruedecillas 72, montadas de manera oscilante sobre un soporte 76 que
se monta sobre las zonas de extremo 52 y 54 de cada placa
deslizante.
El aparato de control que se acaba de describir
se complementa con una unidad central de tratamiento (no
representado) a la cual se conectan los medios de medición 26 así
como el detector de presión 38.
Esta unidad central puede disponerse sobre el
chasis o colocarse a distancia, en exterior de la conducción 12.
Comprende, guardados en memoria, algoritmos de cálculo que permiten
el control de la compactación del terraplén, como se describe en
detalle más adelante.
Finalmente, dos placas 78 y 80 equipan el chasis
22 sobre las cuales el aparato descansa en la conducción. En una
variante, estas placas deslizantes se pueden sustituir por
ruedecillas.
Para proceder al control de la compactación de la
zona de revestimiento 18 del terraplén 10, es apropiado disponer el
aparato 20 en la conducción 12.
En posición de espera, las placas deslizantes 48
y 50 están apoyadas contra la pared de la conducción 12, mediante
ruedecillas 72.
Se accionan a continuación, como se ha mencionado
anteriormente, los gatos de manera que apliquen un esfuerzo F en dos
zonas diametralmente opuestas de la conducción, de manera a ovalar
su sección en corte transversal, como se representa en la figura
1.
La unidad central de tratamiento recibe en la
entrada el valor D del desplazamiento consecutivo de la pared 12 de
la conducción, el cual representa el valor de la deformación del
terraplén.
Se calcula la rigidez del terraplén a partir de
un calculo de la rigidez global R de la conducción, estableciendo
la relación entre el valor F del esfuerzo aplicado y el valor D de
la deformación resultante.
A partir de la rigidez R calculada, la unidad
central procede a un cálculo del módulo elástico E_{S} a partir
de la rigidez global R y de la rigidez propia de la conducción,
según la siguiente relación
en la
que:
D_{m} designa el diámetro medio de la
conducción, y
\sim
R designa la rigidez reducida centrada de la
conducción definida por la relación
Designando R_{c} la rigidez propia de la
conducción al aire libre dependiente de la naturaleza del material
utilizado para el terraplén, por ejemplo igual a R/5 para
una conducción de fundición, pudiendo esta rigidez propia ser
medida directamente o calculada a partir de las características
mecánicas de la conducción.
A partir del módulo elástico E_{S} de la
naturaleza del terraplén, la unidad central de tratamiento procede
a un cálculo de la densidad seca \gamma_{d} según la siguiente
relación:
(3)\gamma_{d} =
\frac{\gamma_{s}}{1+\frac{A}{E_{s}}\sqrt{p'}}
donde \gamma_{s} designa la densidad de la
fase sólida del terraplén, dependiente de su
naturaleza,
p' designa la presión efectiva que se da en el
suelo, a la profundidad de la conducción, y
A es un coeficiente que depende de la naturaleza
del terraplén.
Obteniéndose la compactación óptima cuando el
valor de la densidad seca alcanza un valor máximo, conocido bajo la
denominación "Optimum Proctor", conviene a continuación
comparar simplemente la densidad seca \gamma_{d} calculada con
un valor de densidad correspondiente al Optimum Proctor, entre un
conjunto de densidades secas guardadas en memoria en la unidad
central de tratamiento, correspondiendo cada una a una compactación
óptima del terraplén, para un tipo de materiales susceptibles de
entrar en la constitución del terraplén.
Después de haber efectuado una medición, los
gatos 28, 30, 32 y 34 se accionan con tracción de manera a ejercer
un esfuerzo contra el esfuerzo ejercido por el resorte 70 para
reposicionar las placas deslizantes 48 y 50 en posición de espera,
en la que las ruedecillas 72 se aplican contra la pared de la
conducción 12.
El aparato puede entonces desplazarse fácilmente
hasta otro emplazamiento de control.
Se concibe que de este modo es posible proceder a
un número muy numeroso de controles a lo largo de la conducción y
obtener por consiguiente, un control sensiblemente continuo sobre
toda la longitud de una canalización.
Se observará finalmente que los rodillos 64
tienen preferiblemente, una forma de disco cuyo diámetro es
sensiblemente igual a 1/10 del diámetro de la conducción para
conservar una similitud mecánica con los modelos utilizados para el
establecimiento de las relaciones mencionadas anteriormente que
permiten el cálculo de la densidad seca.
Claims (11)
1. Procedimiento de control de la compactación de
un terraplén (10) de revestimiento de una conducción (12), que
comprende las etapas que consisten en:
- -
- aplicar un esfuerzo (F) sobre el terraplén (10) para obtener una deformabilidad (D) resultante de este último,
- -
- medir la deformación (D) del terraplén,
- caracterizado porque comprende además las etapas que consisten en:
- -
- calcular el módulo elástico del terraplén (10) a partir del esfuerzo aplicado y de la deformación medida,
- -
- determinar la densidad seca del terraplén (10) a partir del módulo elástico calculado y de la naturaleza del terraplén, y
- -
- comparar la densidad seca calculada con un valor de densidad seca que corresponde a una compactación óptima del terraplén,
- porque el esfuerzo aplicado sobre el terraplén se aplica mediante la conducción (12), ejerciendo un esfuerzo sobre la superficie interna de la conducción (12), y
- porque la deformación del terraplén se obtiene midiendo la deformación de la pared de la conducción (12).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la etapa de aplicación del esfuerzo
sobre el terraplén (10) consiste en ejercer un esfuerzo radial sobre
dos zonas diametralmente opuestas de la pared de la conducción de
manera a ovalar sensiblemente su sección en corte transversal.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la etapa de
cálculo del módulo elástico del terraplén (10) comprende las etapas
que consisten en calcular la rigidez del terraplén, por cálculo de
la relación entre el valor del esfuerzo (F) aplicado y el valor de
la deformación (D) resultante, y en calcular el módulo de
elasticidad del terraplén (10) a partir de la rigidez
calculada.
4. Aparato de control de la compactación de un
terraplén (10) de revestimiento de una conducción (12) para la
puesta en práctica de un procedimiento de control según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
porque comprende medios (24) para aplicar un esfuerzo sobre la pared
de la conducción (12) para deformarla, medios de medición (26) de la
deformación (D) resultante de la pared de la conducción (12) y una
unidad central de tratamiento a la cual se conectan dichos medios
de medición (26) y que comprende medios de cálculo de la densidad
seca del terraplén (10) a partir de los valores del esfuerzo (F)
aplicado y de la deformación (D) resultante de la pared de la
conducción (12), y medios de comparación del valor de la densidad
seca emitido por los medios de cálculo con un valor de densidad seca
correspondiente a una compactación óptima del terraplén (10).
5. Aparato de control según la reivindicación 4,
caracterizado porque los medios (24) para aplicar un esfuerzo
sobre la pared de la conducción (12) comprenden al menos un gato
(28, 30, 32, 34), y porque comprende además, un detector de presión
(38) dispuesto en el circuito de fluído de alimentación del o de
cada gato y conectado a la unidad central de tratamiento.
6. Aparato de control según la reivindicación 5,
caracterizado porque comprende dos grupos de al menos un
gato, ejerciendo el o los gatos de uno de los grupos, en
funcionamiento, un esfuerzo (F) según un sentido opuesto al
ejercido por el o los gatos del otro grupo.
7. Aparato de control según la reivindicación 6,
caracterizado porque cada grupo de gatos comprende una
pareja de gatos dispuestos a uno y otro lado de los medios de
medición de la deformación de la conducción.
8. Aparato de control según la reivindicación 7,
caracterizado porque comprende dos placas deslizantes (48,
50) de apoyo sobre la superficie interna de la pared de la
conducción (12) montadas cada una en los extremos activos de los
gatos y de una de las parejas de gatos.
9. Aparato de control según la reivindicación 8,
caracterizado porque cada placa deslizante (48, 50) comprende
dos zonas de extremos opuestos (52, 54) dotadas cada una de medios
(58) de montaje sobre un gato y una zona media (62) sobre cuya cara
externa está montado un rodillo (64) de aplicación del esfuerzo
sobre la conducción.
10. Aparato de control según la reivindicación 9,
caracterizado porque cada rodillo y cada placa deslizante
(48, 50) están provistos con un orificio (68) para el paso de los
medios de medición (26) de la deformación de la pared de la
conducción.
\newpage
11. Aparato de control según una de las
reivindicaciones 9 y 10, caracterizado porque cada rodillo
(64) tiene una forma de disco cuyo diámetro es sensiblemente igual
a una décima parte del diámetro de la conducción.
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