pontificia universidad católica argentina facultad de ciencias fisicomatemáticas e ingeniería...
Post on 25-Jan-2016
231 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Pontificia Universidad Católica Argentina Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
MECANICA DE SUELOS“TEMA: COMPACTACION”
CARRERA: INGENIERIA CIVIL
1ING. JULIO GENCO
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
2ING. JULIO GENCO
3ING. JULIO GENCO
IntroducciónSe entiende por Compactación de un suelo, al
mejoramiento de sus propiedades mecánicas por medios
mecánicos.
La importancia de la compactación de los suelos radica en
el aumento de resistencia y disminución de capacidad
de deformación.
Por lo general las técnicas de compactación se aplican a
rellenos artificiales (terraplenes para caminos y
ferrocarriles, presas de tierra, diques, pavimentos etc.).
4ING. JULIO GENCO
IntroducciónSe distingue de la Consolidación: en este proceso el
peso especifico del material crece gradualmente bajo la
acción natural de sobrecargas impuestas que provocan
expulsión de agua.
COMPACTACION CONSOLIDACION
Proceso Artificial Proceso Natural
Espesor ≤ 30/40cm Grandes Espesores
Proceso Inmediato Proceso Largo
Puede ser suelo seleccionado Se da en Suelos en estado Natural
Expulso el aire Se pierde agua
5ING. JULIO GENCO
IntroducciónIMPORTANCIA DE LA COMPACTACION:
a.- Aumento de la Resistencia
b.- Disminución de las Deformaciones
c.- Disminución de los vacios
d.- Aumento del pesos Especifico Seco
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACION
a.- Contenido de Agua del Suelo
b.- Energía Empleada
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
6ING. JULIO GENCO
7ING. JULIO GENCO
Tipos de EstabilizaciónLa estabilización de los suelos tiene por objeto mejorar sus
condiciones naturales frente al transito y clima; se trata de
lograr no solo resistencia sino también durabilidad, de
manera de poder soportar las acciones deformantes y
destructoras de las cargas.
Distinguimos tres tipos de estabilizaciones:
a.- Mecánica
b.- Física
c.- Físico - Química
8ING. JULIO GENCO
Tipos de Estabilizacióna.- ESTABILIZACION MECANICA
Es aquella en la cual se aporta energía mecánica a
la masa de suelo
b.- ESTABILIZACION FISICA
Dentro de este tipo de estabilización recurrimos a la mezcla
de suelos para satisfacer las especificaciones de proyecto.
c.- ESTABILIZACION FISICO – QUIMICA
Las mas tradicionales son con cal o cemento, dependiendo
el tipo de suelo
9ING. JULIO GENCO
Tipos de EstabilizaciónLa ESTABILIZACION MECANICA consiste en la
compactación de los suelos.
Sin lugar a dudas la mas importante, no solo porque
mejora ambos valores (c y ) ya que dependen
directamente de la densidad y de la humedad del suelo,
sino porque acompaña a las otras estabilizaciones, las
que no tendrían sentido si las partículas no fueran
convenientemente acercadas.
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
10ING. JULIO GENCO
11ING. JULIO GENCO
EquiposPara lograr el mejor rendimiento de los compactadores, es
necesario una correcta distribución de la humedad, tanto en
superficie como en espesor, por lo que para efectuar un buen
trabajo de compactación se debe contar con un tanque de
capacidad conveniente. Este equipo no puede obviarse.
La compactación se realiza con:
a.- Rodillos “Pata de Cabra”
b.- Rodillos Lisos
c.- Rodillos Neumáticos
d.- Equipos Vibratorios
12ING. JULIO GENCO
EquiposRODILLO “PATA DE CABRA”:
Tienen como característica
fundamental compactar el suelo de
abajo hacia arriba ejerciendo un
efecto de amasado, por medio de
protuberancias. Estas tienen la forma
típica de la pezuña de una cabra.
Se lo emplea para suelos arcillosos,
pues genera, dada sus características
concentraciones de presion y genera
un efecto de amasado, que disgregan
los grumos.
13ING. JULIO GENCO
EquiposRODILLO LISOS:
Estos equipos compactan al suelo
de la superficie hacia abajo, por
acomodamiento de las partículas
solidas.
Los equipos modernos han
incorporado con éxito la vibración,
logrando mejorar los rendimientos.
Los suelos Granulares se
compactan exclusivamente con
rodillos lisos vibrantes, se regula la
frecuencia de acuerdo al tamaño de
partícula y al espesor de la capa a
densificar
14ING. JULIO GENCO
EquiposRODILLO NEUMATICO:
Los rodillos neumáticos múltiples se
utilizan para sellar las capas
compactadas.
Solo algunas arenas limpias, de
granulometría uniforme y confinadas
pueden ser densificadas por este tipo
de rodillos con un razonable
rendimiento.
La compactación obtenida es función
de la presión de inflado.
15ING. JULIO GENCO
Equipos
La compactación producida en los suelos por los diferentes
equipos se ve, evidentemente, influida por el numero de
veces sucesivas que aquellos pasen sobre el material.
El numero de pasadas necesario para obtener un cierto peso
especifico seco es función del equipo de campo usado; un
equipo pesado lograra mas pronto el mismo efecto que otro
mas ligero.
16ING. JULIO GENCO
EquiposEn las primeras pasadas la
compactación crece muy
rápidamente, pero cuando el
equipo ha pasado varias veces
el efecto de una pasada
posterior disminuye, al grado
que, económicamente, se
llega a un momento en que ya
no compensa que el equipo
pase mas veces sobre el
suelo.
17ING. JULIO GENCO
Equipos
Los rodillos vibratorios son eficientes en la compactación de suelos
granulares. Los vibradores se unen a los rodillos, lisos o patas de cabra
para suministrar dichos efectos.
La vibración es producida por el giro de pesos excéntricos.
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
18ING. JULIO GENCO
19ING. JULIO GENCO
Energía de Compactación
A partir de los trabajos de R.R. Proctor (1933), se encontró que
“para un suelo determinado y una energía de compactación
constante hay una cantidad de humedad para la cual se
obtiene la máxima densidad ”.
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
20ING. JULIO GENCO
21ING. JULIO GENCO
Ensayo ProctorBásicamente el ensayo Proctor consiste en entregar energía al suelo, el
mismo estará acomodado en un numero establecido de capas dentro de un
molde, y dicha energía se aplicara mediante golpes de un pisón con un
peso determinado, que cae libremente desde una altura fija.
Ensayo regido por normas nacionales (IRAM y VN E-5) e internacionales
(ASTM D-1557 y AASHTO T99 y T180).
Objeto: Establecer la Humedad Optima con la que se obtiene el
mayor valor del peso unitario, llamado densidad seca máxima.
El ensayo esta limitado a suelos que pasen totalmente el #4 o que cuando
mucho tengan un porcentaje retenido en esta malla, pero dicho retenido
pase por el tamiz #¾
22ING. JULIO GENCO
Ensayo Proctor
APARATOS QUE SE UTILIZAN:
a.- Moldes cilíndricos de acero
b.- Pisón de compactación
c.- Balanza de Precisión
d.- Tamiz IRAM #¾ y #4
e.- Pesafiltros
f.- Dispositivo para rociar agua
23ING. JULIO GENCO
Ensayo Proctor
24ING. JULIO GENCO
Ensayo Proctor FORMA DE OPERAR - ACORDE A LA GRANULOMETRIA
a.- Si se trata de suelo que pasa totalmente por #4 se opera con
todo el material, si lo retenido es menor al 5% puede incorporarse a
la muestra, si lo retenido es bastante mayor se opera como
material granular.
b.- Cuando se emplean materiales granulares (mas 5% retenido
#4) se pasa la muestra por el tamiz #¾ (19mm), debiendo
realizarse el ensayo con la fracción que pasa dicho tamiz
compensado el material retenido por este ultimo.
25ING. JULIO GENCO
Ensayo Proctor PROCEDIMIENTO
a.- Por cada punto de la curva Humedad-Densidad 2,5 kg de material seco
o 6 kg si es material grueso.
b.- Se prepara material suficiente para 5 puntos, tres en la rama
ascendente y 2 en la descendente.
c.- Compactación de la Probeta. Con una cuchara de almacenero se
coloca dentro del molde una cantidad de material que alcance 1/3H de la
altura del molde con el collar de extensión, o 1/5H si son 5 capas
respectivamente
d.- Con el pisón se aplica el numero de capas previsto uniformemente
distribuido.
26ING. JULIO GENCO
PROCEDIMIENTO
e.- Se retira el collar de extensión, y se pesa el molde (Ph)
f.- Se determina la humedad con una muestra de la probeta.
g.- Se repiten las operaciones descriptas para cada uno de los puntos de la
curva.
CALCULOS Y RESULTADOS
.
Ensayo Proctor
Vmolde
PmoldePhumedoDh
H
DhDs
100
100
27ING. JULIO GENCO
Ensayo ProctorCALCULOS Y RESULTADOS
.
28ING. JULIO GENCO
Ensayo Proctor
CONSIDERACIONES
a.- Elección del Molde: se elije de acuerdo al tamaño de los granos del
material a ensayar. El molde pequeño de 4” se adopta para materiales que
tengan menos del 5% de retenido en el #4, los restantes materiales deben
ser compactados en el molde grande de 6” de diámetro.
b.- La Humedad Optima es algún punto menor que el Limite Plástico,
en consecuencia el primer punto puede llevarse al suelo entre 8 y 10%
menos que el Limite Plástico y agregar 3% a cada punto restante.
c.- Los suelos granulares se los compacta con la mayor energía (ensayo
modificado) y los suelos finos limo-arcillosos se los compacta con la
menor energía de compactación (ensayo normal).
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
29ING. JULIO GENCO
30ING. JULIO GENCO
Para comprobar si el terreno ha sido debidamente compactado (es
decir que verifique lo establecido en pliego), deben determinarse la
densidad y la humedad del material, a fin de comparar estos resultados
con la densidad máxima y la humedad optima obtenida previamente en
laboratorio.
Métodos de control de densidad en campo.
1.- Metodo del Cono de Arena
2.- Metodo del Volumenometro
3.- Metodos Nucleares
Control de Compactación
31ING. JULIO GENCO
Control de Compactación
METODO DEL CONO DE ARENA
Método Aprobado por Vialidad Nacional VN-E8-66.
Tiene por objeto la determinación “in-situ” del peso unitario de un
suelo compactado y establecer si el grado de compactación logrado
cumple las condiciones.
El Equipo Consta de:
1.- Frasco con Arena (la misma debe ser limpia, seca y de granulometria
redondeada y comprendida entre los tamices #10 y #30).
2.- Cono (ver Figura)
3.- Bandeja con Orificio Central, cuchara, espatula, cincel, etc.
32ING. JULIO GENCO
Control de Compactación
33ING. JULIO GENCO
METODO DEL CONO DE ARENA
1.- Se determina el peso de la arena por unidad de volumen.
2.- Se pesa el frasco con la arena y se determina, además, el peso de la arena
que se necesita para llenar el embudo mayor.
Para esto, previo llenado del frasco con arena y un peso conocido, se apoyara el embudo
sobre una superficie plana y rígida, se abre la válvula y la arena comenzara a fluir, hasta
constatar que el embudo esta totalmente lleno. Se cierra la válvula y se pesa la arena del
frasco. Por diferencia de peso se determina la arena necesaria para llenar el embudo.
Se repite tres veces la operación, y el promedio será el valor adoptado.
3.- Se limpia el sitio escogido y luego se excava un hoyo de unos 10cm de
diámetro aproximadamente (para suelos finos, y de un max. de 16cm para
suelos granulares) hasta una profundidad igual al espesor que pretenda
controlarse.
Control de Compactación
34ING. JULIO GENCO
4.- Se extrae cuidadosamente todo el material retirado del hoyo, colocándolo en
un frasco debidamente tapado a fin de evitar perdidas de humedad, y luego se
pesa la muestra de tierra obtenida.
5.- Se cierra la válvula y se enrosca el embudo pequeño al cuello del frasco
lleno de arena.
6.- Se coloca el equipo encima del hoyo, se abre la válvula dejando caer la
arena hasta que llene el hoyo y el embudo mayor.
7.- Una vez que la arena ha dejado de caer, se cierra la válvula y se levanta el
aparato.
8.- Se desenrosca el cono y se pesa nuevamente el frasco con la arena que ha
sobrado.
Control de Compactación
35ING. JULIO GENCO
Calculos:
Da………… Densidad de la arena empleada
P……......... Peso del frasco con la arena seca, antes de empezar la operación
p…………... Peso de la arena necesaria para llenar el embudo mayor
P’…………….Peso del frasco con la arena que sobro después de ejecutado la
operación.
Wh………….. Peso de la tierra extraída antes de ser secada al horno
Ws………….. Peso de la tierra secada al horno
w…………… Contenido de humedad de la tierra extraída.
V……………. Volumen de la muestra de tierra extraída, o sea, el vol. del hoyo.
Control de Compactación
V
WsD
w
WhWs
100
100
Da
pPPV
'
36ING. JULIO GENCO
Control de Compactación
GRADO DE COMPACTACION LOGRADO.
Se determina aplicando la siguiente relación:
Siendo:
C= Porcentaje de compactación obtenido con relación a la compactación especificada.Ds= Densidad lograda (Kg./dm3.)D= Densidad (en Kg./dm3) que debió obtenerse según lo indicado en el Pliego de Especificaciones de la obra.
100D
DsC
37ING. JULIO GENCO
Control de Compactación
38ING. JULIO GENCO
39ING. JULIO GENCO
40ING. JULIO GENCO
41ING. JULIO GENCO
42ING. JULIO GENCO
43ING. JULIO GENCO
Índice
• Introducción
• Tipos de Estabilización
• Equipos
• Energía de Compactación
• Ensayo Proctor
• Control de Compactación
• Bibliografía
44ING. JULIO GENCO
45
• Mecánica de Suelos – Juárez Badillo y Rico Rodríguez, Tomo 1.
• Mecánica de los Suelos en la Ingeniería Practica – Karl Terzaghi, Traducción Oreste Moretto.
• Ingeniería de Cimentaciones – Ralph Peck,
Walter Hanson y Thomas Thornburn.
• Suelos – Ing. Norberto Cerutti, Dirección
Nacional de Vialidad.
Bibliografía
ING. JULIO GENCO
top related