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Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga Facultad de Ingeniería Minas, Geología y Civil Escuela Profesional de Ingeniera Civil

CURSO LAB. MECANICA DE SUELOS I

IMFORME DE LABORATORIO CATEDRÁTICO : Ing. RETAMOZO FERNÁDEZ Saul ALUMNOS: CHAUPIN HUAMANI Raul MARTÍNEZ NOA Ángel D. CARHUAPOMA MEJIA Anibal MENDOZA DE LA CRUZ Elicio CRISTÁN QUISPE Magnolia MENDEZ PILLACA Efraind CALLE VALER Isaias MINAYA YUCRA Raul HUAYCHA CONDE Saturnino ÑAUPARI CCENTE Yury ESPINOZA BERROCAL Abel SOSA CHÁVEZ Salomón FLORES PEÑA Cristhoper J. TELLO TAYPE Jhonatan GARCIA VALER Javier A. VILA CALLE Rich J. HUASHUAYO TINEO Oscar E. VIVANCO CURO Revel

Ayacucho, 27 de Noviembre de 2018

Índice General CAPITULO 1

ENSAYO DE COMPACTACIÓN

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Pag.

1

1.1 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 COMPACTACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2.1 Beneficios de la Compactación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.2 La compactación es un Proceso de Estabilización Mecánica del Suelo que Mejora sus Propiedades como son:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.3 La Compactación Depende de Varios Factores Como, por Ejemplo: 4 1.2.4 La energía de Compactación.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.5 Compactación con Proctor Estandar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.6 Compactación con Proctor Modificado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.7 Contenido de Humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.8 Aplicación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

EQUIPOS Y MATERIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . DATOS Y RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . REFERENCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 12 14 16 16

Capítulo

ENSAYO DE COMPACTACIÓN

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. .

Ingeniería Civil

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Capitulo 1

ENSAYO DE COMPACTACIÓN

UNSCH

INFORME N° 3 ENSAYO DE COMPACTACIÓN: PROCTOR MODIFICADO 1.1

OBJETIVOS

 El objetivo es conseguir la máxima compacidad de un suelo o capa granular con una

energía de compactación determinada, con el fin de evitar asientos una vez puesta en servicio la obra.

 El objeto del ensayo es determinar, en un suelo o capa granular, la relación entre la

densidad seca y la humedad para una energía de compactación, y definir la densidad seca máxima y su humedad correspondiente, denominada óptima, que se puede conseguir con ese suelo en el laboratorio.

 El agua que se utiliza en la compactación funciona como lubricante, disminuyendo la

fricción entre las partículas y permitiendo una mayor compactación con una menor energía.

 Para obtener la densidad máxima de un suelo será necesario obtener 4 puntos

(densidad / humedad); 2 de ellos se deben encontrar en la rama ascendente y los 2 restantes en la rama descendente.

1.2

COMPACTACIÓN

La compactación consiste en un proceso repetitivo, En primer lugar se lanza sobre el suelo natural existente, generalmente en camadas sucesivas, un terreno con granulometría adecuada; a seguir se modifica su humedad por medio de aeración o de adición de agua y, finalmente, se le transmite energía de compactación por el medio de golpes o de presión. Ingeniería Civil

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Para esto se utilizan diversos tipos de máquinas, generalmente rodillos lisos, neumáticos, pie de cabra, vibratorios, etc., en función del tipo de suelo y, muchas veces, de su accesibilidad. Con los ensayos se pretende determinar los parámetros óptimos de compactación, lo cual asegurará las propiedades necesarias para el proyecto de fundación. Esto se traduce en determinar cuál es la humedad que se requiere, con una energía de compactación dada, para obtener la densidad seca máxima que se puede conseguir para un determinado suelo. La humedad que se busca es definida como humedad óptima y es con ella que se alcanza la máxima densidad seca, para la energía de compactación dada. Se define igualmente como densidad seca máxima aquella que se consigue para la humedad óptima. Es comprobado que el suelo se compacta a la medida en que aumenta su humedad, la densidad seca va aumentando hasta llegar a un punto de máximo, cuya humedad es la óptima. A partir de este punto, cualquier aumento de humedad no supone mayor densidad seca a no ser, por lo contrario, uno reducción de esta. Los análisis son realizados en laboratorio por medio de probetas de compactación a las cuales se agrega agua. Los ensayos más importantes son el Proctor Normal o estándar y el Proctor modificado. En ambos análisis son usadas porciones de la muestra de suelo mezclándolas con cantidades distintas de agua, colocándolas en un molde y compactándolas con una masa, anotando las humedades y densidades secas correspondientes. En poder de estos parámetros, humedad/ densidad seca (humedad en guir el punto donde se produce un máximo al cual corresponda la densidad seca máxima y la humedad óptima.

1.2.1 Beneficios de la Compactación 1 Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas mismas que soportan mejor. 2 Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se

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deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es mas profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total. 3 Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse. 4 Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca. 5 Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

1.2.2 La compactación es un Proceso de Estabilización Mecánica del Suelo que Mejora sus Propiedades como son: 1 Aumento de densidad 2 Disminución de la relación de vacíos 3 Disminución de la de formalidad 4 Disminución de permeabilidad 5 Aumento de resistencia al corte

1.2.3 La Compactación Depende de Varios Factores Como, por Ejemplo: 1 Tipo de suelo 2 Distribución granulométrica 3 Forma de partículas Ingeniería Civil

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4 Energía de compactación 5 contenido de humedad

1.2.4 La energía de Compactación. La energía de compactación en el ensayo de laboratorio, se define como:

Ec =

N ∗n∗W ∗h V

Donde: Ec = Energía de compactación, depende del tipo de ensayo. N = N° de golpes por capa. n = N° de capas. W = Peso del pisón. H = Altura de caída del pisón. V = Volumen del suelo compactado. ASTM D 696 Proctor Estándar Ec = Energía de Compactación = 12,300 Lb. ft/ft3. ASTM D 1557 Proctor Modificado. Ec = Energía de Compactación = 56,250 Lb.ft/ft3. Diferencia entre Proctor Estándar y Modificado La diferencia básica entre el ensayo Proctor Normal y el Modificado es la energía de compactación usada. En el Normal se hace caer un peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30 centímetros, compactando la tierra en 3 camadas con 25 golpes y, en el Modificado, un peso de 5 kilogramo de una altura de 45 centímetros, compactando la tierra en 5 camadas con 50 golpes.

1.2.5 Compactación con Proctor Estandar. Este método, describe el procedimiento para la determinación de la relación entre el contenido de humedad y la densidad de los suelos compactados en un molde de tamaño dado, con un pisón de 2.5 kg (5.5 lb) que cae de una altura de 305 mm (12 pulg). Existen cuatro procedimientos alternativos: • Método A Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4). • Método B Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 4.75mm (Nº 4).

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• Método C Con un molde de 101.60mm (4pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg). • Método D Con un molde de 152.40mm (6pulg) de diámetro y material pasante del tamiz de 19.0mm (¾ pulg). RELACIÓN HUMEDAD - DENSIDAD La densidad del suelo deberá ser trazado como ordenadas y el contenido de humedad como abscisas. Contenido de humedad óptimo.- El contenido de humedad correspondiente a la cima de la curva será el contenido óptimo de humedad del suelo bajo la compactación. Densidad máxima.- La densidad en kg/m3 correspondiente al contenido de humedad óptimo será la densidad máxima bajo la compactación. ASTM D 696 Proctor Estándar Ec = Energía de Compactación = 12,300 Lb. ft/ft3. W =Peso del martillo = 5.5 lb h =Altura de caída del martillo = 12 pulgadas N =Número de golpes por capas = depende del molde n =Número de capas = 3 V = volumen del molde cm3 = depende del método de prueba Suelo y Molde a Utilizar

método A método B método C 00 Pasa la malla No. 4 Pasa la malla 3/8” Pasa la malla 34 . Molde 4 Pulg.diam. Molde 4 pulg. Diam. Molde 6 pulg. Diam 1 1 1 V = pie3 V = pie3 V = pie3 30 30 13.3 N = 25 golpes/capa N = 25 golpes/capa N = 56 golpes/capa

1.2.6 Compactación con Proctor Modificado. ASTM D 1557 Proctor Modificado Ec = Energía de Compactación = 56,250 Lb. ft/f t3 . W =Peso del martillo = 10 lb h =Altura de caída del martillo = 18 pulgadas N =Número de golpes por capas = depende del molde Ingeniería Civil

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n =Número de capas = 5 V = volumen del molde cm3 = depende del método de prueba Suelo y Molde a Utilizar

método A método B método C 00 Pasa la malla No. 4 Pasa la malla 3/8” Pasa la malla 34 . Molde 4 Pulg.diam. Molde 4 pulg. Diam. Molde 6 pulg. Diam 1 1 1 V = pie3 V = pie3 V = pie3 30 30 13.3 N = 25 golpes/capa N =25 golpes/capa N = 56 golpes/capa ASTM D 1557 Proctor Modificado. método

% acumulado retenido 3/8” -

% acumulado retenido 3/4” -

material a usar

A

% acumulado retenido N o4 20%

B

> 20%

20%

-

pasa 3/8”

C

-

> 20%

30%

pasa 3/4”

pasa N o 4

- Aplicable a material con 30% máximo retenido en tamiz 3/4” - Si el material tiene más del 5% en peso de tamaño mayor al utilizado en la prueba, se debe corregir los resultados. CÁLCULO :

γd =

γm 1+W

Donde: γd =densidad húmeda = peso suelo húmedo /volumen w=contenido de humedad VALORES TÍPICOS - Curvas típicas de compactación para suelos diferentes.

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- variación con energía de compactación. Curvas de Compactación Proctor Estándar y Modificada para un limo arcilloso (método A).

Rango aproximado de OCH vs. Tipo de suelo. tipo de suelo Grava tipo afirmado Arena Arena limosa Limo Arcilla

Valor probable (% )OCH Ensayo Proctor Modificado 4-8 6-10 8-12 11-15 13-21

1.2.7 Contenido de Humedad Es la proporción porcentual entre la fase líquida (agua) y sólida del suelo (partículas minerales del suelo). Ingeniería Civil

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W (%) =

Ww ∗ 100 Ws

Donde: Ww =Peso del agua en la muestra Ws =Peso del suelo seco ESQUEMA DE LA FASES DEL SUELO

W (%) =

Ww ∗ 100 Ws

contenido de humedad en el suelo

W (%) =

Wagua ∗ 100 Wsuelo seco

CONSIDERACIONES

1 Las muestras deben ser remitidas al laboratorio parafinadas o protegidas convenientemente para evitar pérdidas de humedad durante el transporte. 2 La cantidad mínima de muestra a utilizar está en concordancia con el tamaño máximo.

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1 En las arenas y gravas limpias, el tiempo de secado puede ser menor. Al no presentar finos, se puede utilizar el secado con mechero para una determinación rápida de la humedad. 2 En los suelos con materia orgánica, con contenido de yeso etc., la temperatura de secado debe ser lenta, porque hay riesgos de que la muestra se queme. La temperatura dependerá del tipo de muestra (no mayor de 40°C) y en consecuencia el tiempo de secado será mayor.

1.2.8 Aplicación La compactación de suelos se aplica en toda obra de terraplenado, para mejorar su estabilidad.

1 Conformación de rellenos controlados. 2 Para apoyo a una estructura 3 Rellenar una excavación o vacíos adyacente a una estructura. 4 Servir de apoyo a una estructura. 5 Como sub - base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos. 6 Estructuras como terraplenes o presas de tierra. La compactación aumenta la densidad del suelo, mejora las propiedades ingenieriles del suelo. Lo mas importante es el mejoramiento y los efectos resultantes sobre la masa de relleno

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EQUIPOS Y MATERIALES

 Moldes: Serán cilíndricos de paredes sólidas hechos de metal. Con un collar ajustable aproximadamente de 60 mm (2 pulg) de altura.

 Pisón de Metal: Cara plana circular de 2 pulg de diámetro, y una masa de (11 0.02)lb. Altura de caída libre 18 pulg.

 Balanza: De acuerdo a los requerimientos de la norma AASHTO M231.

 Horno: Termostáticamente controlado capaz de mantener una temperatura de (110 5)ºC (230 9)ºF para el secado de las muestras.

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1.4

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El ensayo PROCTOR MODIFICADO se realiza siguiendo el método dado a continuación: 1. Obtención y preparación de muestras. 2. Obtener una muestra del suelo a ensayar y tamizarla hasta obtener el peso necesario.

3. Mojar la muestra.

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4. Separar una parte de la mezcla y llevarla al molde para ser compactada.

5. Compactar la capa con 56 golpes.

6. Pesar.

7. Repetir el procedimiento para distintas muestras y número de golpes.

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1.5

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DATOS Y RESULTADOS

PROCTOR MODIFICADO EN LABORATORIO:

Utilizamos las siguientes fórmulas: Ppesodematerialsolo = Ppesodemolde+material − Ppesodemoldesolo Dhumeda = Dseca =

Ppesodematerialsolo Vvolumen Dhumedo 100+w

× 100

Los valores obtenidos en el laboratorio se detallan en la siguiente tabla:

CONTENIDO DE HUMEDAD: Utilizamos la siguiente fórmula: w=

Ppesodecapsula+materialhumedo −Ppesodecapsula+materialseco Ppesodecapsula+materialseco −Ppesodecapsula

× 100

Los valores obtenidos en el laboratorio se detallan en la siguiente tabla:

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1.6

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CONCLUSIONES

Las conclusiones más destacadas de esta práctica son las siguientes:

 Con la compactación variamos la estructura del suelo y algunas de sus características

mecánicas. Algunos de los parámetros que varían con la compactación son: permeabilidad, peso específico y resistencia al corte. A través de la compactación buscamos las propiedades adecuadas para el suelo, así como una buena homogenización.

1.7

REFERENCIA

 MTC E 115-2000-COMPACTACION DE SUELOS EN LABORATORIO UTILIZANDO UNA ENERGIA MODIFICADA

 Manual de laboratorio de suelos en Ingeniería Civil- J. Bowles.  Mecánica de Suelos- Crespo Villalaz.  AMBE - WHITMAN  Mecánica de suelos.

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