UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA ESCUELA ACADEMICO ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CIV IL
¿Qué es la compactación?
Es la densificación densif icación del suelo su elo por remoción de aire, lo que requiere energía mecánica.
¿Qué es la compactación?
Es la densificación densif icación del suelo su elo por remoción de aire, lo que requiere energía mecánica.
¿Qué es la compactación?
La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suel suelo o suel sueltto par para elim elimin inar ar espa espaccios vaci acios, os, aum aumenta entan ndo así así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y esta estabi bili lida dad d entr entree otra otrass prop propie ieda dade dess. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ing ingenie enierí ríaa del del suelo suelo..
Ventajas de la Compactacion La compactación permite el mejoramiento de las siguientes propiedades:
Aumenta la capacidad de soporte del suelo. Reduce los asentamientos del terreno. Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la penetración del agua. El agua fluye y el drenaje puede regularse. Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo, ya que si hay vacíos, el agua penetra y habrá un esponjamiento en invierno y contracción en verano. Impide los daños de las heladas, puesto que el agua se expande y aumenta el volumen al congelarse, haciendo que pavimentos se hinchen y losas y estructuras se agrieten.
Principios Generales
Cuando se agrega agua al suelo durante la compactación, este actúa como un agente ablandador de las partículas de suelo, que hace que se deslicen entre si y se muevan a una posición de empaque mas denso.
Principios Generales
El grado de compactación de un suelo se mide en términos de su peso especifico seco. Suelo húmedo
Humedad
Relación entre el peso específico seco y el contenido de humedad: Suelo seco
Curva de Compactación
Curva de Compactación
Compactación en Campo La mayor parte de las compactaciones de campo se hacen con compactadores de rodillos, de los cuales hay cuatro tipos: Compactador tambor liso). 2. Compactador 3. Compactador 4. Compactador 1.
de rodillos de rueda lisa (o rodillos de de neumáticos de hule. con rodillos de pata de cabra. de rodillos vibratorios.
Compactador de rodillos de rueda lisa
La compactación se logra utilizando una maquina pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio. Son apropiados para rodadas de prueba de subrasantes y para la operación final de rellenos con suelos arenosos y arcillosos, No son apropiados para producir altos pesos específicos de compactación al usarse en capas gruesas. Cubren el 100% bajo las ruedas con presiones de contacto con el suelo de 310 hasta 380 kN/m2.
Compactador de neumáticos de hule
Son mejores en muchos aspectos que las de rodillo liso. Tiene varias hileras de neumáticos, que van colocados cerca uno de otro, cuatro a seis en una hilera. Se usan para la compactación de suelos arenosos y arcillosos. La compactación se logra por una combinación de presión y acción de amasamiento. Cubren aproximadamente de 70% a 80% bajo los neumaticos, y la presión de contacto varia entre 600 y 700 kN/m2.
Compactador con rodillos de pata de cabra
Son tambores con un gran numero de protuberancias . El área de cada una de estas protuberancias varia entre 25 y 85 cm2. La compactación se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en áreas mas pequeñas que los rodillos lisos. Tienen su mayor efectividad en la compactación de suelos arcillosos. La presión de contacto bajo las protuberancias varia entre 1380 y 6900 kN/m2.
Compactador de rodillos vibratorios
Los rodillos vibratorios son muy eficientes en la compactación de suelos granulares. La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia, las cuales se producen girando pesos excéntricos. Compacta los primeros 200 a 300 mm, por lo tanto es necesario compactar por capas. Las placas vibratorias manuales se usa para la compactación efectiva de suelos granulares sobre un área limitada.
Elección del método de compactación
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 (compactacion dinámica) Suelo Cohesivos: 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 vacios 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.
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Relación entre el peso especifico seco y el numero de pasadas de un rodillo de 84.5 kN Curvas urvas de crec crecim imie ient nto o para una arcilla lim limosa; sa; relac elació ión n entr ntre el peso peso espe especi cifi ficco sec seco y el numero de pasadas de un rodillo de 84.5 kN de tres ruedas cuando es compactada en capas sueltas de 229 mm bajo diferentes con onte teni nido doss de agua agua..
Variación del peso especifico seco con el numero de pasadas de un rodillo Compactación por vibración de una arena; variación del peso especifico espec ifico seco con el numero de pasadas de un rodillo; espesor espeso r de la capa = 2.44 m.
Proctor Estandar
Proctor Estandar
variación del peso especifico seco con el numero de pasadas de un rodillo
Metodos de Ensayo
Equipo de Ensayo
Ensayo
Ensayo
Cálculos
Cálculos
Cálculos
Curva Proctor
Proctor Modificado Con el desarrollo de rodillos pesados y su uso en la compactación en campo, la prueba Proctor Estandar fue modificada para representar mejor las condiciones de campo. A esta se le llama prueba Proctor Modificada en el que se aplica mayor energía de compactación que el estándar siendo el que esta mas de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo.
Esta diferencia se debe a la existencia de modernos equipos de compactación más pesados que permiten densidades más altas en campo.
Proctor Modificado
ASTM D 1557 Proctor Modificado
Proctor Modificado
Ensayos de compactación estándar y modificado
Valores típicos Rango aproximado de OCH vs. Tipo de suelo Tipo de suelo
Valor probable ( % ) OCH Ensayo Proctor Modificado
Grava tipo afirmado
4–8
Arena
6 – 10
Arena limosa
8 – 12
Limo
11 – 15
Arcilla
13 – 21
Factores que afectan en la compactación
Tipo de suelo
Esfuerzo de compactación
Esfuerzo de compactación
Compactación en obra
Reglas del buen arte Clasificación del material de aporte (LL < 40, IP < 10, ~ML o A4) Selección del equipamiento adecuado (tipo de suelo y tarea) Número de pasadas por sector (entre 6 y 10) Velocidad de paso de los equipos compactadores (3 a 5 km/h) Humectación del suelo cercana al valor de ωópt (+/- 2 a 3%) Compactar en capas entre 15 – 30 cm de espesor Controles de densidad in situ en número suficiente
Especificaciones para compactación en campo
En la mayoría de las especificaciones para trabajos de terracerías, una estipulación es que el contratista debe lograr un peso especifico seco por compactación en campo del 90% al 95% del peso especifico seco máximo determinado en laboratorio por la prueba Proctor estandar o por la modificada. Esta especificación es, de hecho, para una compactación relativa R, que se expresa como:
Procesamiento del suelo
Como es difícil lograr y mantener el contenido de humedad óptimo con exactitud en el campo, la práctica normal sugiere trabajar dentro de un rango aceptable. Este rango está usualmente entre ±2% del óptimo y se permite lograr una densidad lo más cercana posible a la máxima con el mínimo esfuerzo de compactación.
Condición mas económica de compactación Las curvas de compactación A, B y C son para el mismo suelo con esfuerzo de compactación variable. La curva A representa las condiciones de esfuerzo de compactación máximo que se obtiene con el equipo existente. La curva C representa las condiciones de esfuerzo de compactación que se requiere para lograr el peso especifico seco mínimo de campo. ( γd(campo) = R γd(max lab)).
Espesores de Capas de Compactacion
Control de la compactación en campo
Tres procedimientos estándar se usan para determinar el peso especifico de campo de compactación: 1. 2. 3.
Método del cono de arena Método del globo de hule Método nuclear
Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
La arena debe ser limpia, uniforme, seca, no cementada, durable y que discurra libremente. Debe tener un coeficiente de uniformidad menor de 2. El tamaño maximo de particulas menor que 2.00 mm (malla Nº 10) y menos del 3% en peso que pase la malla de 250 um (malla Nº 60). Debe estar libre de finos y particulas de arena fina. Son deseables arenas naturales subredondeadas o redondeadas.
Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
El recipiente se llena con arena Otawwa seca muy uniforme. Se determina el peso del envase, del cono y de la arena que llena el recipiente (W 1 ).
Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
Se excava un agujero de 15 cm de profundidad en el área donde el suelo fue compactado. Se determina el peso del suelo húmedo excavado del agujero (W 2) y el contenido de agua del suelo excavado (w).
El peso seco el suelo (W 3) se obtiene con:
Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
Se permite que la arena fluya del envase al agujero y al cono. Una vez que el agujero y el cono están llenos, se determina el peso del recipiente, del cono y de la arena restante en el envase (W 4), de modo que:
W 5 =W 1 - W 4
Donde W 5 = peso de la arena para llenar el agujero y el cono.
Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
El volumen de agujero excavado se determina como:
W c = peso de la arena para llenar únicamente el cono. γd (arena) = peso especifico seco de la arena de Ottawa usada. Los valores de W c y γd (arena) son determinados a partir de la calibracion hecha en laboratorio.
Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
El peso especifico seco de la compactación hecha en campo se determina ahora como:
La peso especifico seco obtenido se compara con el peso especifico seco máximo del Proctor.
Método del globo de hule (D-2167 de la ASTM)
El procedimiento para el método del globo de hule es similar al del método del cono de arena.
Método nuclear (ASTM D 2922 y D 3017).
Se puede medir tanto la densidad total como el contenido de humedad del suelo in situ mediante técnicas de radiación gama controlada. Las ventajas de este método nuclear con los otros métodos son la disminución del tiempo requerido para cada ensayo. Es un ensayo no destructivo. Proporciona resultados en suelos con agregados de gran tamaño. Utiliza materiales potencialmente peligrosos y contaminantes, permisos especiales para su uso.
Método nuclear (ASTM D 2922 y D 3017)
La determinación de la densidad total ó densidad húmeda a través de este método, está basada en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gamma situado a corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o adyacente al material a medir.
Densímetro nuclear
