MECANICA DE SUELOS “TEMA: COMPACTACION” CARRERA: INGENIERIA CIVIL

Presentación del tema: "MECANICA DE SUELOS “TEMA: COMPACTACION” CARRERA: INGENIERIA CIVIL"— Transcripción de la presentación:

1 Pontificia Universidad Católica Argentina Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
MECANICA DE SUELOS “TEMA: COMPACTACION” CARRERA: INGENIERIA CIVIL ING. JULIO GENCO

2 Índice Introducción Tipos de Estabilización Equipos
Energía de Compactación Ensayo Proctor Control de Compactación Bibliografía ING. JULIO GENCO

3 Introducción Se entiende por Compactación de un suelo, al mejoramiento de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. La importancia de la compactación de los suelos radica en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación. Por lo general las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales (terraplenes para caminos y ferrocarriles, presas de tierra, diques, pavimentos etc.). ING. JULIO GENCO

4 Introducción Se distingue de la Consolidación: en este proceso el peso especifico del material crece gradualmente bajo la acción natural de sobrecargas impuestas que provocan expulsión de agua. COMPACTACION CONSOLIDACION Proceso Artificial Proceso Natural Espesor ≤ 30/40cm Grandes Espesores Proceso Inmediato Proceso Largo Puede ser suelo seleccionado Se da en Suelos en estado Natural Expulso el aire Se pierde agua ING. JULIO GENCO

5 Introducción IMPORTANCIA DE LA COMPACTACION:
a.- Aumento de la Resistencia b.- Disminución de las Deformaciones c.- Disminución de los vacios d.- Aumento del pesos Especifico Seco FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACION a.- Contenido de Agua del Suelo b.- Energía Empleada ING. JULIO GENCO

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Energía de Compactación Ensayo Proctor Control de Compactación Bibliografía ING. JULIO GENCO

7 Tipos de Estabilización
La estabilización de los suelos tiene por objeto mejorar sus condiciones naturales frente al transito y clima; se trata de lograr no solo resistencia sino también durabilidad, de manera de poder soportar las acciones deformantes y destructoras de las cargas. Distinguimos tres tipos de estabilizaciones: a.- Mecánica b.- Física c.- Físico - Química ING. JULIO GENCO

8 Tipos de Estabilización
a.- ESTABILIZACION MECANICA Es aquella en la cual se aporta energía mecánica a la masa de suelo b.- ESTABILIZACION FISICA Dentro de este tipo de estabilización recurrimos a la mezcla de suelos para satisfacer las especificaciones de proyecto. c.- ESTABILIZACION FISICO – QUIMICA Las mas tradicionales son con cal o cemento, dependiendo el tipo de suelo ING. JULIO GENCO

9 Tipos de Estabilización
La ESTABILIZACION MECANICA consiste en la compactación de los suelos. Sin lugar a dudas la mas importante, no solo porque mejora ambos valores (c y f) ya que dependen directamente de la densidad y de la humedad del suelo, sino porque acompaña a las otras estabilizaciones, las que no tendrían sentido si las partículas no fueran convenientemente acercadas. ING. JULIO GENCO

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11 Equipos Para lograr el mejor rendimiento de los compactadores, es necesario una correcta distribución de la humedad, tanto en superficie como en espesor, por lo que para efectuar un buen trabajo de compactación se debe contar con un tanque de capacidad conveniente. Este equipo no puede obviarse. La compactación se realiza con: a.- Rodillos “Pata de Cabra” b.- Rodillos Lisos c.- Rodillos Neumáticos d.- Equipos Vibratorios ING. JULIO GENCO

12 Equipos RODILLO “PATA DE CABRA”:
Tienen como característica fundamental compactar el suelo de abajo hacia arriba ejerciendo un efecto de amasado, por medio de protuberancias. Estas tienen la forma típica de la pezuña de una cabra. Se lo emplea para suelos arcillosos, pues genera, dada sus características concentraciones de presion y genera un efecto de amasado, que disgregan los grumos. ING. JULIO GENCO

13 Equipos RODILLO LISOS:
Estos equipos compactan al suelo de la superficie hacia abajo, por acomodamiento de las partículas solidas. Los equipos modernos han incorporado con éxito la vibración, logrando mejorar los rendimientos. Los suelos Granulares se compactan exclusivamente con rodillos lisos vibrantes, se regula la frecuencia de acuerdo al tamaño de partícula y al espesor de la capa a densificar ING. JULIO GENCO

14 Equipos RODILLO NEUMATICO:
Los rodillos neumáticos múltiples se utilizan para sellar las capas compactadas. Solo algunas arenas limpias, de granulometría uniforme y confinadas pueden ser densificadas por este tipo de rodillos con un razonable rendimiento. La compactación obtenida es función de la presión de inflado. ING. JULIO GENCO

15 Equipos La compactación producida en los suelos por los diferentes equipos se ve, evidentemente, influida por el numero de veces sucesivas que aquellos pasen sobre el material. El numero de pasadas necesario para obtener un cierto peso especifico seco es función del equipo de campo usado; un equipo pesado lograra mas pronto el mismo efecto que otro mas ligero. ING. JULIO GENCO

16 Equipos En las primeras pasadas la compactación crece muy rápidamente, pero cuando el equipo ha pasado varias veces el efecto de una pasada posterior disminuye, al grado que, económicamente, se llega a un momento en que ya no compensa que el equipo pase mas veces sobre el suelo. ING. JULIO GENCO

17 Equipos Los rodillos vibratorios son eficientes en la compactación de suelos granulares. Los vibradores se unen a los rodillos, lisos o patas de cabra para suministrar dichos efectos. La vibración es producida por el giro de pesos excéntricos. ING. JULIO GENCO

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19 Energía de Compactación
A partir de los trabajos de R.R. Proctor (1933), se encontró que “para un suelo determinado y una energía de compactación constante hay una cantidad de humedad para la cual se obtiene la máxima densidad ”. ING. JULIO GENCO

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21 Ensayo Proctor Básicamente el ensayo Proctor consiste en entregar energía al suelo, el mismo estará acomodado en un numero establecido de capas dentro de un molde, y dicha energía se aplicara mediante golpes de un pisón con un peso determinado, que cae libremente desde una altura fija. Ensayo regido por normas nacionales (IRAM y VN E-5) e internacionales (ASTM D-1557 y AASHTO T99 y T180). Objeto: Establecer la Humedad Optima con la que se obtiene el mayor valor del peso unitario, llamado densidad seca máxima. El ensayo esta limitado a suelos que pasen totalmente el #4 o que cuando mucho tengan un porcentaje retenido en esta malla, pero dicho retenido pase por el tamiz #¾ ING. JULIO GENCO

22 Ensayo Proctor APARATOS QUE SE UTILIZAN:
a.- Moldes cilíndricos de acero b.- Pisón de compactación c.- Balanza de Precisión d.- Tamiz IRAM #¾ y #4 e.- Pesafiltros f.- Dispositivo para rociar agua ING. JULIO GENCO

23 Ensayo Proctor ING. JULIO GENCO

24 Ensayo Proctor FORMA DE OPERAR - ACORDE A LA GRANULOMETRIA
a.- Si se trata de suelo que pasa totalmente por #4 se opera con todo el material, si lo retenido es menor al 5% puede incorporarse a la muestra, si lo retenido es bastante mayor se opera como material granular. b.- Cuando se emplean materiales granulares (mas 5% retenido #4) se pasa la muestra por el tamiz #¾ (19mm), debiendo realizarse el ensayo con la fracción que pasa dicho tamiz compensado el material retenido por este ultimo. ING. JULIO GENCO

25 Ensayo Proctor PROCEDIMIENTO
a.- Por cada punto de la curva Humedad-Densidad 2,5 kg de material seco o 6 kg si es material grueso. b.- Se prepara material suficiente para 5 puntos, tres en la rama ascendente y 2 en la descendente. c.- Compactación de la Probeta. Con una cuchara de almacenero se coloca dentro del molde una cantidad de material que alcance 1/3H de la altura del molde con el collar de extensión, o 1/5H si son 5 capas respectivamente d.- Con el pisón se aplica el numero de capas previsto uniformemente distribuido. ING. JULIO GENCO

26 Ensayo Proctor PROCEDIMIENTO
e.- Se retira el collar de extensión, y se pesa el molde (Ph) f.- Se determina la humedad con una muestra de la probeta. g.- Se repiten las operaciones descriptas para cada uno de los puntos de la curva. CALCULOS Y RESULTADOS . ING. JULIO GENCO

27 Ensayo Proctor CALCULOS Y RESULTADOS . ING. JULIO GENCO

28 Ensayo Proctor CONSIDERACIONES
a.- Elección del Molde: se elije de acuerdo al tamaño de los granos del material a ensayar. El molde pequeño de 4” se adopta para materiales que tengan menos del 5% de retenido en el #4, los restantes materiales deben ser compactados en el molde grande de 6” de diámetro. b.- La Humedad Optima es algún punto menor que el Limite Plástico, en consecuencia el primer punto puede llevarse al suelo entre 8 y 10% menos que el Limite Plástico y agregar 3% a cada punto restante. c.- Los suelos granulares se los compacta con la mayor energía (ensayo modificado) y los suelos finos limo-arcillosos se los compacta con la menor energía de compactación (ensayo normal). ING. JULIO GENCO

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30 Control de Compactación
Para comprobar si el terreno ha sido debidamente compactado (es decir que verifique lo establecido en pliego), deben determinarse la densidad y la humedad del material, a fin de comparar estos resultados con la densidad máxima y la humedad optima obtenida previamente en laboratorio. Métodos de control de densidad en campo. 1.- Metodo del Cono de Arena 2.- Metodo del Volumenometro 3.- Metodos Nucleares ING. JULIO GENCO

31 Control de Compactación
METODO DEL CONO DE ARENA Método Aprobado por Vialidad Nacional VN-E8-66. Tiene por objeto la determinación “in-situ” del peso unitario de un suelo compactado y establecer si el grado de compactación logrado cumple las condiciones. El Equipo Consta de: 1.- Frasco con Arena (la misma debe ser limpia, seca y de granulometria redondeada y comprendida entre los tamices #10 y #30). 2.- Cono (ver Figura) 3.- Bandeja con Orificio Central, cuchara, espatula, cincel, etc. ING. JULIO GENCO

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33 Control de Compactación
METODO DEL CONO DE ARENA 1.- Se determina el peso de la arena por unidad de volumen. 2.- Se pesa el frasco con la arena y se determina, además, el peso de la arena que se necesita para llenar el embudo mayor. Para esto, previo llenado del frasco con arena y un peso conocido, se apoyara el embudo sobre una superficie plana y rígida, se abre la válvula y la arena comenzara a fluir, hasta constatar que el embudo esta totalmente lleno. Se cierra la válvula y se pesa la arena del frasco. Por diferencia de peso se determina la arena necesaria para llenar el embudo. Se repite tres veces la operación, y el promedio será el valor adoptado. 3.- Se limpia el sitio escogido y luego se excava un hoyo de unos 10cm de diámetro aproximadamente (para suelos finos, y de un max. de 16cm para suelos granulares) hasta una profundidad igual al espesor que pretenda controlarse. ING. JULIO GENCO

34 Control de Compactación
4.- Se extrae cuidadosamente todo el material retirado del hoyo, colocándolo en un frasco debidamente tapado a fin de evitar perdidas de humedad, y luego se pesa la muestra de tierra obtenida. 5.- Se cierra la válvula y se enrosca el embudo pequeño al cuello del frasco lleno de arena. 6.- Se coloca el equipo encima del hoyo, se abre la válvula dejando caer la arena hasta que llene el hoyo y el embudo mayor. 7.- Una vez que la arena ha dejado de caer, se cierra la válvula y se levanta el aparato. 8.- Se desenrosca el cono y se pesa nuevamente el frasco con la arena que ha sobrado. ING. JULIO GENCO

35 Control de Compactación
Calculos: Da………… Densidad de la arena empleada P…… Peso del frasco con la arena seca, antes de empezar la operación p…………... Peso de la arena necesaria para llenar el embudo mayor P’…………….Peso del frasco con la arena que sobro después de ejecutado la operación. Wh………….. Peso de la tierra extraída antes de ser secada al horno Ws………….. Peso de la tierra secada al horno w…………… Contenido de humedad de la tierra extraída. V……………. Volumen de la muestra de tierra extraída, o sea, el vol. del hoyo. ING. JULIO GENCO

36 Control de Compactación
GRADO DE COMPACTACION LOGRADO. Se determina aplicando la siguiente relación: Siendo: C= Porcentaje de compactación obtenido con relación a la compactación especificada. Ds= Densidad lograda (Kg./dm3.) D= Densidad (en Kg./dm3) que debió obtenerse según lo indicado en el Pliego de Especificaciones de la obra. ING. JULIO GENCO

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45 Bibliografía Mecánica de Suelos – Juárez Badillo y Rico Rodríguez, Tomo 1. Mecánica de los Suelos en la Ingeniería Practica – Karl Terzaghi, Traducción Oreste Moretto. Ingeniería de Cimentaciones – Ralph Peck, Walter Hanson y Thomas Thornburn. Suelos – Ing. Norberto Cerutti, Dirección Nacional de Vialidad. ING. JULIO GENCO