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• Luis Mamni

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LAB.MECANICA DE SUELOS I

ENSAYO DE COMPACTACION SUELO COLUVIAL (AASHTO T272)

. 1. MARCO TEORICO La compactación es el proceso realizado generalmente por medios mecánicos, por el cuál se produce una densificación del suelo, disminuyendo su relación de vacíos. El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las propiedades geotécnicas del suelo, de tal manera que presente un comportamiento mecánico adecuado. LA CURVA DE COMPACTACIÓN La compactación o reducción de la relación de vacíos se produce de varias maneras: reordenación de las partículas, fractura de los granos o de las ligaduras entre ellos seguida por reordenación y la flexión o distorsión de las partículas y sus capas absorbidas. La energía que se gasta en este proceso es suministrada por el esfuerzo de compactación de la máquina de compactar. La eficacia de la energía gastada depende del tipo de partículas que componen el suelo y de la manera como se aplica el esfuerzo de compactación. El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos factores que lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar una alteración física, química o biológica. La compactación es la principal causa de alteración del suelo. Hay dos situaciones con elevado riesgo de compactación: áreas con fuerte tránsito de vehículos y personas, y áreas cercanas a lugares en construcción. Hay suelos con una tendencia más o menos acentuada a la compactación, en función de la composición, estructura y contenido de humedad. Las constructoras a menudo trabajan con maquinarias muy pesadas, sin delimitar la zona en la que se encuentran y se plantarán árboles. Se desconocen cual es la superficie que abarca el aparato radical, así como, se ignoran los efectos derivados de la compactación y dificultad que se encuentran para intentar resolverlo. VENTAJAS Aumento de resistencia y capacidad de carga ING. SOTO SALGADO LAURA KARINA

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LAB.MECANICA DE SUELOS I – Reducción de la compresibilidad – Disminución de vacíos. – Mejora el comportamiento esfuerzo-deformación del suelo. – Incremento de estabilidad de taludes de terraplenes APLICACIÓN – Terraplenes para caminos y ferrocarriles – Cortinas para presas de tierra – Diques – Pavimentos – Mejoramiento de terreno natural para cimentación Métodos para compactar el suelo Se emplean cuatro métodos principales de compactación 1. COMPACTACIÓN ESTÁTICA O POR PRESIÓN: La compactación se logra utilizando una máquina pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio. Por ejemplo: Rodillo Estático o Rodillo Liso. 2. COMPACTACIÓN POR IMPACTO: La compactación es producida por una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad. Por ejemplo: Un apisonador. 3. COMPACTACIÓN POR VIBRACIÓN: La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia. Por ejemplo: Placa o rodillos vibratorios. 4. COMPACTACIÓN POR AMASADO: La compactación se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en áreas más pequeñas que los rodillos lisos. Por ejemplo: Un rodillo “Patade Cabra”.

Tipo de Suelo Tiene influencia la granulometría del suelo, forma de sus partículas, contenido de finos, cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad específica, entre otros. De acuerdo a la naturaleza del suelo se aplicarán técnicas adecuadas en el proceso de compactación En laboratorio, un suelo ING. SOTO SALGADO LAURA KARINA

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LAB.MECANICA DE SUELOS I grueso alcanzará densidades secas altas para contenidos óptimos de humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan valores bajos de densidades secas máximas y altos contenidos óptimo de humedad. Energía Específica La energía específica es la presión aplicada al suelo por unidad de volumen, durante cualquier proceso de compactación. En laboratorio, la compactación. El empleo de una mayor energía de compactación permite alcanzar densidades secas mayores y óptimos contenidos de humedad menores, esto se comprueba al analizar los resultados obtenidos con las pruebas Proctor Estándar y Proctor Modificado. Método de Compactación En el campo y laboratorio existen diferentes métodos de compactación. La elección de uno de ellos influirá en los resultados a obtenerse. La Recompactación En laboratorio, a veces se acostumbra a utilizar un mismo especímen para obtener todos los puntos de la curva, esto causa una deformación volumétrica de tipo plástico que causan las sucesivas compactaciones. La compactación muy intensa puede producir un fracturamiento de las partículas y originar un material susceptible al agrietamiento. Humedad La humedad que nos permite alcanzar una compactación óptima es el óptimo contenido de humedad, la cuál nos permitirá alcanzar la densidad seca máxima. Si el contenido de humedad está por debajo del óptimo, el suelo es rígido y difícil de comprimir, originando densidades bajas y contenidos de aire elevados. Cuándo está por encima del óptimo, el contenido de aire se mantiene pero aumenta la humedad produciendo la disminución de la densidad seca. Sentido de recorrido de la escala de humedad En las pruebas de laboratorio, tiene influencia también el sentido en que se recorre la escala de humedades al efectuar la compactación, se obtienen curvas diferentes si se compacta comenzando con un suelo húmedo y luego se va agregando agua, ó si se empieza con un suelo húmedo y luego se va secando. En el primer caso se obtienen densidades secas mayores ya que al agregar el agua está tenderá a quedar en la periferia de los grumos, penetrando en ellos después de un tiempo, por lo tanto la presión capilar entre los grumos es pequeña favoreciendo la compactación. En el segundo caso se obtienen densidades secas menores, ya que al evaporarse el agua e irse secando el suelo, la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna, aumentando la presión capilar haciendo mas difícil la compactación. Temperatura y presencia de otras sustancias

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LAB.MECANICA DE SUELOS I Dependiendo de la temperatura puede producirse la evaporación ó condensación del agua, la presencia de sustancias extrañas, puede también producir variación del resultado en la obtención de la densidad seca. LA CURVA DE SATURACIÓN La curva de saturación representa las densidades de un suelo en estado de saturación, es decir cuando el volumen de vacíos es cero, razón por la cuál se le conoce también como “Curva de cero vacíos de aire” o de “saturación completa” Esta curva es prácticamente paralela a la rama derecha de la curva de compactación y varía en función del peso específico de sólidos del material.

CURVA DE COMPACTACIÓN Y SATURACIÓN La curva de saturación es una ayuda para dibujar la curva de compactación. Para los suelos que contienen más de un 10% de finos las dos curvas generalmente se hacen aproximadamente paralelas en el lado húmedo de la curva de compactación entre el 92% y 95% de saturación a contenidos de humedad muy por encima del óptimo. Teóricamente, la curva de compactación no puede cruzar a la derecha de la curva del 100% de saturación. Si ocurre así, hay un error en la gravedad específica de los sólidos, en las medidas, en los cálculos, en los procedimientos de ensayo, o en los cálculos, en el gráfico.

2. METODOLOGIA 2.1.

MATERIALES  Molde T-180

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LAB.MECANICA DE SUELOS I         2.2.

Pistón o martillo T-180 Espátula 4 fuentes 4 taras varilla Balanza en kg Equipo para cuartear Suelo coluvial

PROCEDIMIENTO

 Moler el suelo ya que tendrá mejor accebilidad al tamizar

 El suelo coluvial debe estar cuarteado, se utilizó un equipo manual, para cuartearlo, tomando en cuenta el que se parece más para comenzar con el siguiente paso.

 Luego de cuartear, se prosigue con el pesaje que debe equivaler a 24 kg. Por lo cual se pesó cada fuente, pero no fue de importancia tomarlo en cuenta al pesar, ya que solo queríamos pesar el suelo que queríamos usar.

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 Al obtener el peso que se necesitaba se tamizado en el tamiz ¾”, por lo cual lo retenido será (B), y lo que pase será (C). (llevar a pesar)

 El suelo que había pasado el tamiz ¾”, que es (C), tamizar en el tamiz Nº4, lo que está retenido lo nombramos como (D).

Por lo cual C + D = 24 kg y B = D lo que se refiere es que si hay un 20%< debe ser compensado o 20%> no debe ser compensado.  Lo que paso del tamiz Nº4, se utilizara para la práctica, lo cual que para cada bandeja se colocara 6 kg de suelo

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 Determinar mediante la formula de contenido de humedad, la cantidad de agua que se colocara a cada bandeja

 Colocar cada cantidad de agua en cada bandeja que contiene el suelo, y luego mezclarlo tal que, así como su fuera una masa. (tomar en cuenta que debe estar bien homogeneizado)

 Preparar el molde T-180 ya que el suelo coluvial tiene una consistencia, y colocar una cierta cantidad ya que es la primera capa de las 5. Y comenzar a dar los golpes con el martillo, lo cual son 56 golpes de forma circular.

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 Luego de completar las demás capas con sus determinados golpes, retirar el collarín, lo cual se destornillan los tornillos y quedara una deformidad.

 Y sebe de nivelar con la varilla, moviendo de un lado a otro.

 Si en caso que existe espacios vacíos, colocar suelo tamizado por el Nª10 y rellenar hasta que quede lizo.

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 Llevar a pesar el suelo húmedo más molde en la balanza.

 Pesar cada tara en la balanza, por lo cual luego se colocará una muestra de suelo.

 Luego de ser pesado, extraer el suelo del molde (tomando en cuenta que debe ser extraído desde el centro del molde)

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 Hacer el mismo procedimiento, con los demás puntos.

 Todas las muestras de suelo según su contenido de humedad, debe ir al horno dejando 24 hr.

 Volver a pesar el suelo seco pasando las 24 hr. (tomar nota)

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 Por lo último pesar el molde sin collarín en la balanza.

3. CALCULOS Y RESULTADOS 3.1.

DATOS

Nº DE ENSAYO Nº DE CAPAS Nº DE GOPES POR CAPAS PESO SUELO HUMEDO + MOLDE PESO DEL MOLDE VOLUMEN DEL MOLDE CAPSULA Nº PESO SUELO HUMEDO + CAPSULA PESO SUELO SECO + CAPSULA PESO DE CAPSULA 3.2.

1

2

5 56 11050 6490 2124 1 55 45 20

3

4

5 56 11040 6490 2124 2 80 70 15

5 56 11598 6490 2124 3 130 110 20

2

3

5 56 11862 6490 2124 4 85 70 20

RESULTADOS

Nº DE ENSAYO Nº DE CAPAS

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1 5

5

5

4 5

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LAB.MECANICA DE SUELOS I Nº DE GOPES POR CAPAS

56

56

56

56

PESO SUELO HUMEDO + MOLDE (gr)

11050

11040

11598

11862

PESO DEL MOLDE (gr)

6490

6490

6490

6490

PESO SUELO HUMEDO (gr)

4560

4550

5108,00

5372

VOLUMEN DEL MOLDE (cm3)

2124

2124

2124

2124

DENSIDAD SUELTO HUMEDO (gr/cm3)

2,15

2,14

2,40

2,53

CAPSULA Nº

1

2

3

4

PESO SUELO HUMEDO + CAPSULA (gr)

55

80

130

85

PESO SUELO SECO + CAPSULA (gr)

45

70

110

70

PESO DE AGUA (gr)

10

10

20

15

PESO DE CAPSULA (gr)

20

15

20

20

PESO SUELO SECO (gr)

25

55

90

50

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

40

18,18

22,22

30

DENSIDAD SUELO SECO (gr/cm3)

1,53

1,81

1,97

1,95

Se hizo una tabla más pequeña lo cual especifica el contenido de humedad y la densidad suelo seco, mostrando el CHO y 𝜌. máxima

Con. humedad Dens. Máxima

2 18,18 1,81

3 22,22 1,97

COLUVIAL (CHO)= 26,45 𝜌.max= 2,057

4

1

30 1,94

40 1,53

De acuerdo a la tabla se muestra en la gráfica la ubicación de cada punto, su respectivo CHO y

𝜌. Máxima.

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LAB.MECANICA DE SUELOS I 2.1 𝜌.max

1.9 1.8 1.7

y= -0,002922x2+0,1545x+0,01225 R2=0,998

DENSIDAD DE SUELO SECO (gr/cm3)

2

1.6 CONTENIDO DE HUMEDAD(%)

1.5 15

20

25

CHO

30

35

40

45

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.1.

CONLCUSIONES

 El suelo que se usó, fue el suelo coluvial, lo cual la anterior practica fue densidad de IN SITU, tomar en cuenta el suelo que se está trabajando para determinar la densidad máxima ya que primero es compactación y luego es densidad de IN SITU  Se logró llegar a determinar la densidad máxima del suelo COLUVIAL que se está trabajando, de tal forma su humedad óptima.  Se llegó conocer el manejo del pintón (martillo), lo cual cada compañero trabajo los 56 golpes que se necesitaba hacer.  En determinación del contenido de agua, se llegó a concluir cuanta de agua se utilizó para cada uno de los puntos.  La densidad máxima que se determinó 2,057 g/cm3, lo cual determina que es un suelo coluvial y esta relacionado por la forma de la curva que es de TIPO-B 4.2.

RECOMENDACIONES  Usar tanto el molde como el martillo de acuerdo al suelo que se está trabajando, ya sea T-99 o T-180, según el molde se basa en 3 o 5 capas y el número de golpes.  Tomar en cuenta cuantos ml. De agua se coloca a cada punto que es de suelo, para determinar su densidad.  Usar contenidos de humedad que se aproximen a la humedad optima del suelo que se está trabajando.  Con los golpes que se está usando, deben tener en cuenta el sentido que se va, por lo general se va en círculo y luego concluir en el centro.  Antes de comenzar la práctica se toma en cuenta la compensación si esta: 20 (se compensa)

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5. CUESTIONARIO 5.1.

Realice un breve comentario sobre los métodos utilizados haciendo notar sus curiosidades y sugerencias acerca de la compactación realizada El ensayo de Compactación PROCTOR es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno. A través del cual es posible determinar la densidad máxima seca de un suelo en relación al grado de humedad del mismo -Una sugerencia que los golpes que se dan con el apisonador o martillo sean dados en forma vertical, constante y procurando abarcar toda la superficie de compactado. -Que la humedad que se le proporciona al suelo debe ser lo más exacta para evitar errores.

5.2.

posible

Explique cuál es el método más adecuado para cada tipo de suelo y porque? -Suelos Granulares: Se comportan mejor por vibración. La vibración reduce las fuerzas de fricción, dejando que las partículas caigan libremente por su propio peso. - Placas y rodillos vibratorios. - Masas desde altura (compactación dinámica) - Suelo Cohesivo: Se comportan mejor por amasado e impacto. La tendencia de los suelos es combinarse, formando laminaciones continuas con espacios de aire entre ellas, impidiendo que caigan partículas en los vacíos con la vibración. La fuerza de impacto produce un esfuerzo de cizalle que junta las laminaciones, oprimiendo las bolsas de aire hacia la superficie. -Pisones -Rodillo pata de cabra y neumático.

5.3.

Que diferencia existe entre cada uno de los métodos de compactación -Compactación estática por presión se logra utilizando una maquina pesada cuyo peso comprime las partículas del suelo sin necesidad de movimiento vibratorio o rodillo estático -Compactación por impacto es producida por una placa apisonadora con golpes y se separa del suelo a alta velocidad -Compactación por vibración se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia -Compactación por amasado se logra aplicando al suelo a altas presiones de distribuidas en áreas más pequeñas que los rodillos liso

5.4.

Explique cómo se calculó CHO? Primero de la ecuación Y=AX2+BX+C que es la ecuación de la curva de compactación derivamos y obtuvimos 0=2AX+B y luego despejamos el valor de X entonces, X=-B/2A y X es el valor de contenido de humedad optimo (CH0) y encontramos los valores de A.B.C para luego reemplazar en la formula

5.5.

Para qué sirve el valor de CHO?

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LAB.MECANICA DE SUELOS I El valor de CHO sirve para saber el valor del contenido de humedad óptimo y para saber la densidad Max en ese punto del suelo en cuestión 5.6.

Explique que nos indica el valor de CHO? Nos indica la humedad optima de compactación es aquella humedad (%) de agua, para la cual la densidad del suelo es máxima es decir: que cantidad de agua le hemos añadido a un suelo para poderlo compactarlo al máximo, con una energía concreta.

5.7.

Hay algún método para realizar el control de la compactación? En laboratorio: La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, la que presenta diferentes valores al ser medida en el campo y en laboratorio, debido a la diferencia de condiciones existentes. Por lo tanto un control de compactación se efectúa relacionando estos dos valores, lo que se conoce como grado de compactación: G.C. (%) = (d/d Max) x 100 d : Densidad Natural del Suelo d Max : Densidad Máxima Obtenida en Laboratorio -Tres procedimientos estándar se usan para determinar el peso específico de campo de compactación: 1. Método del cono de arena 2. Método del globo de hule 3. Método nuclear

BIBLIOGRAFIA https://civilgeeks.com/2011/10/02/la-compactacion-de-suelos/ http://m.monografias.com/trabajos107/compactacion-suelos-mecanica-suelos/compactacionsuelos-mecanica-suelos.shtml?&r=1 https://es.scribd.com/document/159426063/Metodos-Para-Compactar-Un-Suelo

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