4to Informe de Mecanica de Suelos i

INGINERIA CIVIL UNC

I. INTRODUCCIÓN

La compactación en el proceso realizado generalmente por medios mecánicos por el cual se obliga a las partículas de suelo a ponerse más en contacto con otras, mediante la expulsión del aire de los poros , lo que implica una reducción más o menos rápida de las vacíos, lo que produce en el suelo cambios de volumen de importancia, principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de compactación, siendo por lo tanto la condición de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.El objetivo de la compactación es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería de la masa de suelos, con la finalidad de obtener un suelo de tal manera estructurada que posea y mantenga un comportamiento mecánico adecuado a través de toda la vida útil de la obra.

ING. MCS. RAÚL VALERA GUERRAMECÁNICA DE SUELOS

INGINERIA CIVIL UNC

II. OBJETIVOS

Objetivo General

Llevar el estudio de la compactación de suelos a través de los métodos proctor modificado y estándar.

Específicos

Desarrollar el método proctor estándar y proctor modificado para determinar la relación de contenido de humedad y el peso unitario seco compactado con una energía de compactación determinada.

Determinar el contenido de humedad para el cual el suelo alcanza su máxima densidad seca a determinada energía especifica de compactación (Ec).

III. FUNDAMENTO TEORICO

A. COMPACTACIÓN

A.1. Definición

La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Se define como el mejoramiento artificial del suelo, de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. Se diferencia de la consolidación en que, el peso específico del material crece poco a poco, bajo la acción natural de sobrecargas impuestas que provocan expulsión de agua por un proceso de difusión, ambos involucran disminución de volumen, por lo que son equivalentes.Por lo general esta técnica se aplica a rellenos artificiales, como terraplenes para caminos o ferrocarriles, bases o sub -


INGINERIA CIVIL UNC

bases para pavimentos, estabilizados, presas de tierra, etc. Sin embargo, en no pocas ocasiones se hace necesario compactar el terreno natural a fin de mejorar su capacidad portante.Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo, como por ejemplo: resistencia, compresibilidad y el comportamiento esfuerzo-deformación de los mismos. Es de este modo que las obras hechas con tierra, no deben asentarse o deformarse, tampoco retraerse ni expandirse, debe conservar siempre su resistencia e incompresibilidad, entre otras condiciones. Existen factores que determinan la compactación, como por ejemplo:

Naturaleza del suelo. Método de compactación. Energía específica. Contenido de humedad del suelo antes de iniciar el

proceso. El sentido en que se recorra la escala de humedades al

efectuar la compactación. Contenido original de agua del subsuelo. Recompactacion. Temperatura Otras variables (No. y espesor de las capas; No. de pasadas,

No. de golpes).

Fig. N°1. Izquierda: suelo no compactado. Derecha: suelo compactado.

Ventajas de la compactación


INGINERIA CIVIL UNC

Aumenta la capacidad de soporte del suelo. Reduce los asentamientos del terreno. Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la

penetración de 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 y contracción en verano.

Impide los daños de las heladas, puesto que el agua se expande y aumenta de volumen al congelarse, haciendo que pavimentos se hinchen y losas y estructuras se agrieten.

Desventajas de la compactación

Aumenta el hinchamiento. Aumenta el potencial de expansión por heladas.

A.2. Pruebas de compactación

Existen en la actualidad métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. El primer método que utiliza la técnica empleada actualmente fue ideado por R.R. Proctor, esta prueba es conocida como prueba Proctor estándar. En la actualidad el método más empleado es la prueba Proctor modificado, en la que se aplica mayor energía de compactación que en la estándar, además que esta prueba está más acorde a los requerimientos modernos (normas técnicas).

La energía de compactación en el ensayo se define como:

Ec=N∗n∗W∗hV

Donde:Ec: energía de compactación, depende del tipo de ensayoN: N° de golpes por capan: N° de capasW: peso del pistónh: altura de caída del pistónV: volumen del suelo compactado

IV. PROCESO DEL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA


INGINERIA CIVIL UNC

ENSAYO N° 1: PRUEBA PROCTOR ESTANDAR

Equipo.Molde cilíndrico de material rígido con base de apoyo y collarín de 6 pulg. Probeta graduada de 500 cm3.Pistón de 10lb de peso con 18 pulg de caída libre.Balanza de 0.1gr de precisión.Horno de secado.Regla recta de metal.Tamiz ¾´´Bandeja, taras, cucharas, espátula.

Muestra: Suelo seleccionado: que pase por el tamiz ¾´´.No secar al horno.Mínimo de muestra 30 Kg.El suelo a utilizar puede ser material de cerro o afirmado.

Datos propios de la prueba Proctor EstándarEc=Energía de compactación=6 Kg-cm/cm3

W = peso del martillo = 5.5lb

H = altura de caída del martillo = 12 pulg

N = número de capas = 3

V = volumen molde cm3


INGINERIA CIVIL UNC


INGINERIA CIVIL UNC

Procedimiento.1. Seleccionamos la muestra que pasa por el tamiz ¾´´, que en este

caso ha sido de 4.5 Kg.

2. A la muestra seca agregamos agua, de tal modo que la mezcla contenga inicialmente un 6% de agua, cada punto de prueba debe tener un incremento de humedad constante, en cada una de las 3 capas que se trabaja en este ensayo.

3. Con la mezcla uniforme obtenida, la colocamos en el molde para proceder a la compactación.

4. Aplicamos 56 golpes a la muestra, los golpes deben de ser aplicados en toda el área, girando el pistón adecuadamente. Repetimos esta acción para cada una de las 5 capas que se ubicarán en el molde.


INGINERIA CIVIL UNC

5. La última capa se ubica con parte en el collarín con el objetivo de enrasar el molde.

6. Se retira la base y registramos el peso del suelo más molde. 7. Para el contenido de humedad, procedemos a retirar muestra de

la parte superior como inferior del molde. Registramos los pesos necesarios llevamos la muestra al horno.

8. Todo este ensayo se repite 4 o 5 veces, para luego procesar los datos y obtener la densidad seca máxima.


INGINERIA CIVIL UNC

La hoja de cálculo se muestra a continuación:

Peso de muestra 4.5 kgContenido de agua inicial 6%

Molde 6 pulgadasNro de Capas 3 3 3 3Nro de Golpes por Capa 56 56 56 56W molde (grs) 2600 2600 2600 2600W mh+molde (grs) 7080 7185 7165 7125W mh (grs) 4480 4585 4565 4525Hmolde (cm) 11.4 11.4 11.4 11.4фmolde (cm) 15.2 15.2 15.2 15.2Vmh (cm^3) 2068.63 2068.63 2068.63 2068.63Dh (gr/cm^3) 2.17 2.22 2.21 2.19Tara Nro Negro-M1 Negro-M2 Negro-M3 Negro-M4Wt (gr) 26.5 26.2 27.9 26.7Wmh+t (gr) 58.8 69 59.2 53.4Wms+t (gr) 56.1 64.8 55.8 49.7Ww (gr) 2.7 4.2 3.4 3.7Wms (gr) 29.6 38.6 27.9 23W % 9.12 10.88 12.19 16.09Ds (gr/cm^3) 1.98 2.00 1.97 1.88


INGINERIA CIVIL UNC

8 9 10 11 12 13 14 15 16 171.82

1.84

1.86

1.88

1.90

1.92

1.94

1.96

1.98

2.00

2.02

R² = 0.972224944789842

ϒd vs w%

Densidad secaProctor Estándar

ϒs

w%9.8

19.8

Densidad seca máxima=19.8 gr/cm3

OCH = 9.8 %

ENSAYO Nº 2: PRUEBA PROCTOR MODIFICADO

Equipo.Molde cilíndrico de material rígido con base de apoyo y collarín de 6 pulg. Probeta graduada de 500 cm3.Pistón de 10lb de peso con 18 pulg de caída libre.Balanza de 0.1gr de precisión.Horno de secado.Regla recta de metal.Tamiz ¾´´Bandeja, taras, cucharas, espátula.

Muestra: Suelo seleccionado: que pase por el tamiz ¾´´.No secar al horno.Mínimo de muestra 30 Kg.


INGINERIA CIVIL UNC

Suelo puede ser material de cerro o afirmado.

Datos propios de la prueba Proctor EstándarEc=Energía de compactación = 27.2 Kg-cm/cm3

W = peso del martillo = 10lb

H = altura de caída del martillo = 18 pulg

N = número de capas = 5

V = volumen molde cm3

Procedimiento.1. Seleccionamos la muestra que pasa por el tamiz ¾´´, que en este

caso ha sido de 4.5 Kg.2. A la muestra seca agregamos agua, de tal modo que la mezcla

contenga inicialmente un 6% de agua, cada punto de prueba debe tener un incremento de humedad constante, en cada una de las 5 capas que se trabaja en este ensayo.

3. Con la mezcla uniforme obtenida, la colocamos en el molde para proceder a la compactación.


INGINERIA CIVIL UNC

4. Aplicamos 56 golpes a la muestra, los golpes deben de ser aplicados en toda el área, girando el pistón adecuadamente. Repetimos esta acción para cada una de las 5 capas que se ubicarán en el molde.

5. La última capa se ubica con parte en el collarín con el objetivo de enrasar el molde.

6. Se retira la base y registramos el peso del suelo más molde.


INGINERIA CIVIL UNC

7. Para el contenido de humedad, procedemos a retirar muestra de la parte superior como inferior del molde. Registramos los pesos necesarios llevamos la muestra al horno.

8. Todo este ensayo se repite 4 o 5 veces, para luego procesar los datos y obtener la densidad seca máxima.

La hoja de cálculo se observa a continuación:PROCTOR MODIFICADO

Peso de muestra 4.5 kgContenido de agua inicial 6%

Molde 6 pulgadasNro de Capas 5 5 5 5Nro de Golpes por Capa 56 56 56 56W molde (grs) 2600 2600 2600 2600W mh+molde (grs) 7185 7405 7395 7365W mh (grs) 4585 4805 4795 4765Hmolde (cm) 11.4 11.4 11.4 11.4фmolde (cm) 15.2 15.2 15.2 15.2Vmh (cm^3) 2069 2069 2069 2069Dh (gr/cm^3) 2.216 2.32 2.318 2.303Tara Nro Negro-M1 Negro-M2 Negro-M3 Negro-M4Wt (gr) 26.9 26.5 27.9 26.6Wmh+t (gr) 128.1 151 144.7 118.4Wms+t (gr) 122 140.6 133 108Ww (gr) 6.1 10.4 11.7 10.4Wms (gr) 95.1 114.1 105.1 81.4W % 6.41 9.11 11.13 12.78


INGINERIA CIVIL UNC

Ds (gr/cm^3) 2.082 2.128 2.085 2.042

6 7 8 9 10 11 12 13 141.98

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

2.12

2.14

R² = 0.959294101888579

ϒd vs w%

Densidad secaProctor Modificado

ϒd

w%

2.122

8.45

Densidad seca máxima=2.122 gr/cm3

OCH = 8.45 %

OCH: óptimo contenido de humedad para la densidad seca máxima.


INGINERIA CIVIL UNC

V. CONCLUSIONES

Con la prueba proctor estándar se determinó un OCH de 9.8 %, este porcentaje nos indica el contenido de humedad para alcanzar la máxima densidad seca del suelo estudiado.Con la prueba proctor modificado se determinó un OCH de 8.45 %, este porcentaje nos indica el contenido de humedad para alcanzar la máxima densidad seca del suelo estudiado.El contenido de humedad influye en gran medida en la compactación del suelo. Siendo dificultosa cuando el contenido de humedad es alto, y siendo menos dificultosos cuando el contenido de humedad es óptimo, no sobreexcedido.

VI. BIBLIOGRAFÍA

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/03_clases_catedra/clases_catedra_ms2/ms2/compactacion_suelos.pdfJUAREZ BADILLO, E.- RICO RODRIGUEZ, A. “Mecánica de Suelos - Fundamentos de la Mecánica de Suelos”, Tomo I, Limusa. 3º Edición, 1992.


4to Informe de Mecanica de Suelos i

Documents

Transcript of 4to Informe de Mecanica de Suelos i