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• Daniel Vidal

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MSc. Fabiana Viscarra Agreda Cochabamba, Abril 2018

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Principios generales Curva de Compactación Ensayos Proctor El grado de compactación (Evaluación y factores) Compactación en campo Ensayos de control Influencia del grado de compactación en las propiedades del suelo

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• Suelos no idóneos (suelos débiles, altamente compresibles o con alta permeabilidad) Precarga Mecánica

Compactación

Estabilización (Resistencia, compresibilidad, permeabilidad)

Drenaje

Química

Técnicas de compactación aplicables a: rellenos artificiales, tales como cortinas para presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, muelles, pavimentos, etc. Pero en algunas ocasiones es necesario compactar el terreno natural, como en el caso de las cimentaciones sobre arenas sueltas.

3

4

VENTAJAS: •Reducción o prevención de los asentamientos perjudiciales. •Aumento de la resistencia del suelo y mejoramiento de la estabilidad del talud •Reduce la expansión y contracción del suelo, el suelo es menos susceptible a cambios de volumen. •Impide los daños de las heladas •Reduce el escurrimiento del agua (permeabilidad) La compactación de los suelos consiste en el mejoramiento de las propiedades ingenieriles del suelo por medio de energía mecánica. Esto se logra comprimiendo el suelo en un volumen más pequeño y así aumentando su peso específico seco (densificación). Proctor (1933) variables: Densidad del material, ρd. Contenido de humedad, w. Esfuerzo de compactación E. Tipo de suelo (gradación, presencia de minerales de arcilla, etc.) 5

w = 0, el peso específico húmedo

2

1 = 1 = d(w

Peso específico húmedo, 

   d w0    1

Sólidos del suelo

d

Agua

Sólidos del suelo



w1

w2

Cuando w aumenta gradualmente, para el mismo E (en w = w1):

  2

El peso específico seco para un contenido de humedad, w = w1, se obtiene sumando las alturas del peso específico de los sólidos  d w w1    d w0    d Más allá de cierto contenido de humedad w = w2, cualquier aumento en el contenido de humedad tiende a reducir el peso específico seco. 6

1.90

Húmedad óptima, wopt.

1.80 1.75

Peso específico seco máximo, d.max

Peso específico seco, d [Ton/m3]

1.85

Curva de saturación (Volumen de aíre = 0)

1.70 1.65 1.60

Representación del proceso de compactación por medio de una gráfica en la que se observa el cambio del d al compactar el suelo a distintos w, utilizando varias muestras de suelo, cada una de las cuales proporciona un punto de la curva.

5

W Vm 

A partir de los datos de w calculados, de cada muestra compactada se determina el peso específico seco γd :

1.55 0



Peso específico húmedo:

10

15

20

25

Contenido de húmedad, w (%) Curva de compactación típica (Holtz & Kovacs, 1981).

Donde W = Peso del suelo compactado en el molde. V(m) = Volumen del molde. w = Porcentaje de contenido de humedad. GS = Gravedad especifica de los sólidos del suelo. γw = Peso específico del agua. γzav = Peso específico seco con cero de aire en los vacíos.

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

W WS  WW  V V

d 

 W WS  1  W WS   V

    WS  1  w    1  w d V

 1 w

G  d  S w G w 1 S S

Con S=1

 zav 

GS   W W  1 1  w  GS w GS 7

• • • •

Densidad del material, ρd. Contenido de humedad, w. Tipo de suelo (gradación, presencia de minerales de arcilla, etc.) Esfuerzo de compactación E.

Además, existen otros factores importantes que afectan en la eficacia de la compactación que se puede lograr en obra, como los siguientes:

• Elección adecuada del equipo: tipo, peso, presión de inflado de neumáticos, área de contacto, frecuencia de vibración, etc. • Cantidad y espesor de las capas del terraplén. • Número de pasadas del equipo de compactación.

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a) Efecto del tipo o naturaleza del suelo Datos de textura y plásticidad del suelo Nº 1 2 3 4 5 6 7 8

Densidad seca, d [Ton/m3]

2.2 2.1 2.0 1.9

1 2

88 72 73 32 5 5 6 94

10 15 9 33 64 85 22 -

2 13 18 35 31 10 72 -

16 16 22 28 36 26 67 N.P.

PI N.P. N.P. 4 9 15 2 40 -

Curva de saturación, S = 100 % s = 2.65 Ton/m3

4 5

1.7

5

Arena Limo Arcilla LL

Arena marga bien gradada Marga arenosa bien gradada Marga arenosa de gradación media Arcilla limo arenosa Arcilla limosa Limo de Loess Arcilla homogénea Arena mal gradada

3

1.8

1.6

Descripción

6 7

8 10

15

20

25

Contenido de húmedad, w (%) Curvas de compactación para ocho suelos utilizando la prueba Proctor estándar, (Jonson y Sallberg, 1960).

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Tipo A Forma acampanada

Contenido de húmedad, (%)

d Peso específico Peso específico d seco, seco,

Contenido de húmedad, (%)

Tipo C Doble pico Tipo C Doble pico

Contenido de húmedad, (%) Contenido de húmedad, (%)

d Peso específico Peso específico d seco, seco,

Tipo A Forma acampanada

Tipo B uno y medio picos Tipo B uno y medio picos

Contenido de húmedad, (%) Contenido de húmedad, (%)

d Peso específico Peso específico d seco, seco,

d Peso específico Peso específico d seco, seco,

a) Efecto del tipo o naturaleza del suelo

Tipo D Forma impar Tipo D Forma impar

Tipo A tienen un solo pico: límite líquido entre 30 y 70. Tipo B tienen un pico completo y mitad de otro pico. Tipo C curva de doble pico. Las curvas de Compactación de los tipos B y C pueden ser encontradas en suelos que tienen un LL70, no muy frecuentes.

Contenido de húmedad, (%) Contenido de húmedad, (%)

Tipos de curvas de compactación encontradas en los suelos (Das, 1998).

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b) Efecto de la energía de compactación Energía que se entrega al suelo por unidad de volumen 19.85

125

ea

od

4

íre

115

en

18.00

los va

3

cío

30 golpes por capa

s( Gs =2

110

.7)

2 25 golpes por capa 105

20 golpes por capa

17.00

Peso específico seco, d [kN/m3]

50 golpes por capa

cer

Peso específico seco, d [lb/ft3]

19.00

on

E = Energía de compactación. N = Número de golpes del pisón compactador por cada una de las capas. n = Número de capas en el molde. W = Peso del pisón compactador. h = Altura de caída del pisón al aplicar los impactos al suelo. V = Volumen total del molde de compactación, igual al volumen total del suelo compactado

120

ac

Donde:

Línea de optimidad

rv Cu

N  n W  h E V

Arcilla arenosa Límite liquido = 31 Índice de plásticidad = 26

1

16.00 100 10

12

14

16

18

20

22

15.20 24

Contenido de húmedad, w (%)

Efecto de la energía de compactación en la compactación de una arcilla arenosa (Das, 1998).

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“El propósito de un ensayo de compactación en laboratorio, es determinar la correcta cantidad de agua de amasado a usar cuando se compacte el suelo en campo y el grado de compacidad que puede esperarse al compactarse el suelo en este grado de humedad óptimo”

Prueba Proctor Estándar ASTM D-698, AASHTO T-99, UNE 103-500-94). Características

Método A

Molde

Diámetro del molde Volumen del molde Pisón Peso del pisón Altura caída pisón Número de golpes del pisón por capa Número de capas Energía de compactación Suelo por usarse

Pasa el tamiz

Método B

101.6 mm 101.6 mm 943.3 cc 943.3 cc 24.4 N 24.4 N 304.8 mm 304.8 mm 25 25 3 3 591.3 kN591.3 kNm/m3 m/m3 N 4 (4.57 mm) 3/8" (9.5 mm)

Porcentaje retenido < 20% en tamiz N4 Porcentaje retenido en tamiz 3/8 plg. Porcentaje retenido en tamiz 3/4 plg.

Método C 152.4 mm (6”) 2124 cc 24.4 N 304.8 mm 56 3 591.3 kNm/m3 3/4" (19 mm)

Extensión

Diametro 101.6 mm (4 plg)

Caída = 304.8 mm (12 plg)

116.43 mm (4.584 plg)

> 20% < 20%

Diametro 114.3 mm (4.5 plg)

Peso del pisón = 2.5 kg (masa = 5.5 lb)

> 20% (a)