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Si eres un profesional dedicado a las obras de tierra, como carreteras, presas y rellenos estructurales para edificaciones, tanques y muros, o a los pavimentos asfálticos, esta metodología llamada RAMCODES, que inició su aplicación y desarrollo en noviembre de 1998 (¡más de 22 años!), te será de suma utilidad.
Comencemos por definir RAMCODES...
RAMCODES es el acrónimo de "RAtional Methology for COmpacted geomaterials' DEnsity and Strength analysis", o Metodología racional para el análisis de densificación y resistencia de geomateriales compactados.
Es importante aclarar que geomateriales son materiales de construcción hechos principalmente con tierra, como los suelos, las bases y subbases estabilizadas, las mezclas asfálticas, las mezclas de concreto u hormigón.
Aunque aquí en este artículo solo hablaremos de la aplicación de RAMCODES a suelos compactados, en este video puedes conocer un resumen de la historia de RAMCODES.
Aplicación en suelo compactados. Para suelos compactados y bases y subbases estabilizadas, RAMCODES tiene herramientas como la pirámide de diseño, los cuadrantes del QA-QC, la clasificación cuantitativa, los mapas de resistencia y los espectros de curvas de diseño, y un plan de inspección de protección fija.
Aunque los primeros artículos técnicos sobre RAMCODES se presentaron en la 3era. Conferencia internacional de suelos no saturados en 2002, en Recife, Brasil, evento organizado por la ISSMGE, la más actualizada presentación de RAMCODES corresponde a la disertación oral durante la XVI Conferencia panamericana de mecánica de suelos e ingeniería geotécnica, celebrada en Cancún, México, en noviembre de 2019, y también organizada por la ISSMGE y la SMIG. Puedes descargar de forma libre el correspondiente artículo técnico arbitrado en este enlace. Si te interesan publicaciones desde 2002, los puedes descargar en este otro enlace.
Una de las cosas que tiene la metodología RAMCODES es que cuenta con su propio sistema de clasificación de suelos, que denomina "clasificación cuantitativa", y que consiste en convertir la clasificación del suelo, expresada por parámetros de su granulometría y plasticidad, en un número relacionado con una escala continua. Este número, llamado factor característico, correlaciona muy bien con propiedades del suelo compactado como la humedad óptima, la densidad máxima seca, el CBR, y resulta de extrema utilidad cuando se analizan varios préstamos o bancos de material, o hasta la evaluación de la calidad de suelos estabilizados y producidos mecánicamente en planta (ver enlace a artículo del Dr. Romer Oyola Guzmán). Aquí un paréntesis para decir que RAMCODES, en su aplicación para mezclas asfálticas, tiene un marco de análisis para clasificación cuantitativa llamado carta de gradación, y que, por ejemplo, uno de sus parámetros, la relación analítica grava-arena (G/S), fue utilizado en 2012 por investigadores de la muy prestigiosa universidad norteamericana de Maryland, dirigidos por Dr. Erol Tutumluer, para elaborar la especificación para bases y subbases granulares para carreteras del estado de Minnesota. Si te interesan las mezclas asfálticas, puedes conocer más sobre la carta de gradación de RAMCODES en este video.
A RAMCODES lo desarrollé con dos necesidades muy fuertes que comencé a tener en mi carrera como consultor geotécnico, una, para analizar y diseñar geomateriales en el laboratorio y el gabinete, y la otra para poder ayudar a mis clientes, y a los clientes de mis clientes, a entender los requerimientos, implicaciones y riesgos asociados al proyecto de obra de tierra y sus especificaciones. Una primera respuesta a esto es la pirámide de diseño, una herramienta conceptual que establece un orden jerárquico entre los tres criterios más frecuentes para diseñar y especificar un material de suelo compactado. La pirámide de diseño engloba desde las especificaciones basadas en el cumplimiento de una calidad de suelo por clasificación y otras propiedades índices, y el alcance de un valor mínimo de grado de compactación, previamente establecido. Hasta las especificaciones en la que el grado de compactación o la respuesta de campo del material de suelo, es establecida con base en el requerimiento del proyectista y las diversas condiciones del proyecto. La pirámide de diseño tiene tres niveles. Siendo el primero el más sencillo de especificar, pero el que produce las especificaciones más vulnerables. Mientras que el tercer nivel es el más complejo, pero que produce los diseños más robustos. Una explicación ampliada de la pirámide de diseño, la puedes conseguir en este video.
Los mapas de resistencia son una herramienta de análisis que sirven para caracterizar suelos compactados, diseñarlos (en el caso del nivel 2 de la pirámide), y hasta para referencia para el control de compactación de campo (también nivel 2). Son tan útiles, que los venezolanos los incluyeron como alternativa al criterio del 95 % del Proctor, en su actualización de su norma de construcción de carreteras NTF 2001-2009, de agosto de 2009, y que no modificaban desde 1987. Para trazarlos, es preciso elaborar y ejecutar en laboratorio un experimento factorial. Los mapas son la base de la siguiente herramienta de RAMCODES, los espectros de curvas de diseño. Si quieres conocer más de los mapas de resistencia, por ejemplo, ve a la página 9 de esta publicación técnica, realizada en conjunto con investigadores del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) en 2002.
Muchos proyectos de obras de tierra requieren de evaluar la influencia de factores como el grado de compactación, la presión de confinamiento, y el grado de saturación (o la succión del suelo), en el desarrollo de la respuesta del suelo compactado, entonces es preciso realizar una evaluación en laboratorio (es lo que se hace en el nivel 3 de la pirámide de diseño). Los espectros de curvas de diseño son, precisamente, gráficas que permiten analizar este requerimiento para cada material de suelo, y establecer el grado mínimo de compactación que haría que el suelo cumpla con tal solicitud. Métodos de diseño de pavimentos como AASHTO 1993, requieren de gráficas como los espectros de curvas de diseño, y el diseño geotécnico de rellenos estructurales también. Si estás interesado, este video explica paso a paso cómo obtener un espectro de curvas de diseño.
Para la aceptación y rechazo de lotes compactados, RAMCODES utiliza un plan de inspección de protección fija, propuesto por Centeno W. (1982), que incluye muestreo aleatorio compuesto, al estilo Instituto norteamericano del asfalto (AI), o la norma M·CAL·1·02/01 de la secretaría mexicana de Comunicaciones y Transportes (si quieres saber cómo se hace un muestreo aleatorio, mira este video) y un análisis de inferencia estadística que incluye la media, la desviación estándar del conjunto de datos tomados en el lote, y la consideración del error de tipo II, o error del comprador o dueño, y el nivel de significancia, que van asociados al tipo o importancia de la obra.
En RAMCODES llamamos QA al diseño del suelo compactado, que se realiza en laboratorio, tomando en cuenta los requerimiento del proyectista y de las diferentes herramientas de análisis. Mientras que QC es el control de calidad, necesario para la aceptación y rechazo de lotes de obra terminada, y que se realiza a través de un plan de inspección, ya sea el de protección fija u otro. Estas denominaciones van en consonancia, por ejemplo, con la Guía de términos para obras de transporte del TRB, la autoridad de investigación en esta área en los EE. UU., y cuya reseña puedes conocer rápidamente en este video.
En RAMCODES definimos diseñar un suelo compactado como:
Establecer el grado de compactación mínimo que garantice que el suelo cumpla con la respuesta requerida, bajo las condiciones de saturación, presión de confinamiento, velocidad y tipo de carga que establezca el proyecto.
Para cumplir rigurosamente con esta definición, hay que diseñar en el nivel 3 de la pirámide de diseño.
Por otro lado, un plan de inspección es un documento--muy deseablemente contractual--que establece aspectos como el universo, el tamaño del lote, la frecuencia de muestreo, el número de muestras por lote, el procedimiento para el muestreo aleatorio, el método o criterio de aceptación o rechazo de lotes de obra terminada (sea de inferencia estadística, protección fija, AQL), y la tolerancia o error (probabilidad) de decisión, entre otros.
De la aplicación o no del diseño del suelo compactado y del plan de inspección, surgen los cuadrantes del QA-QC, que es una herramienta conceptual para evaluar si el proyecto cuenta o no con el concurso de estos criterios. A razón de las encuestas que hemos hecho a través de las redes de Geotechtips, y de mi experiencia personal, la mayoría de los proyectos no llevan un diseño del suelo compactado, es decir, las especificaciones para el material vienen dadas en el nivel 1 de la pirámide de diseño. Y, por otro lado, el plan de inspección es determinista, es decir, ni lleva muestreo aleatorio (se hace donde diga el supervisor, o en los puntos "más desfavorables"), y si lo lleva o no, el criterio de aceptación o rechazo de lotes de obra terminada es determinista, al estilo de "todas deben dar". Una explicación detallada de esta herramienta conceptual de RAMCODES, los cuadrantes del QA-QC, la puede ver en este video.
Para resumir y resaltar la importancia de RAMCODES en las obras de tierra, me gustaría citar aquí al Ing. Hisashi Kono, de la transnacional de ingeniería Nikki JGC, quien usó en 2010 el método RAMCODES para escribir la propuesta de especificaciones constructivas para el proyecto Conversión profunda, en la Refinería Puerto La Cruz, de Petróleos de Venezuela, ubicada en el estado Anzoátegui de ese país sudamericano. El proyecto consistía en un movimiento de tierras de unos tres millones de metros cúbicos, para construir terrazas para las instalaciones de una ampliación de dicha refinería. Para la elaboración de la versión final de las especificaciones, se elaboraron tres terraplenes de prueba con la finalidad de evaluar equipos de compactación, espesores de capa, humedecimiento del suelo, y eficiencia en la compactación, además de medir directamente la respuesta del suelo compactado empleando pruebas de placa, con el fin de asegurar el alcance de los parámetros geotécnicos requeridos para la cimentación de las estructuras de la refinería.
(This) Work is something beyond security, and experience is more important than mathematical theory, but, in this project, using RAMCODES method, gives me another aspect of these soils. Theory behind (RAMCODES), all these mathematical theories, give all answers to me, and I feel very comfortable and happy with that. (Este trabajo es algo más allá de la seguridad, y la experiencia es más importante que las teorías matemáticas, pero, en este proyecto, usar el método RAMCODES me da otro aspecto de estos suelos. La teoría detrás de RAMCODES, todas estas teorías matemáticas, me dan todas las respuestas para mí, y me siento muy confortable y feliz con esto). Puedes ver el video de su declaración aquí.
Para finalizar este artículo, quiero decir que RAMCODES es un sistema completo para aplicar el aseguramiento de calidad y el control estadístico de calidad, y que se aplica perfectamente a los lineamientos establecidos en la Glosario de términos para el aseguramiento de calidad de obras de tierra, publicado por el Transportation Research Board (TBR) en 2018, y que constituye una herramienta esencial y provechosa para el profesional dedicado a las obras de tierra.
¡Hasta un próximo artículo!
Freddy J. Sánchez-Leal, IC, MI (UNAM)
Consultor geotécnico y de geomateriales para carreteras.
Profesor en Instituto Tecnológico de la Construcción (ITC).
Director de la Academia Geotechtips.
sanchez-leal@geotechtips.com
Twitter: @saintloyal
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