Distribución de presiones aplicadas, en el interior de la masa de suelo.

a) Método de Boussinesq

Es un método que se basa en la teoría de elasticidad.

Hipótesis: el suelo no tiene peso, es elástico, homogéneo, semi infinito, isótropo y cumple con la ley de Hooke. El cambio de volumen en el suelo es poco significativo, carece de tensiones antes de aplicar la carga. Existe continuidad en las tensiones. La distribución de tensiones es simétrica respecto al eje vertical “Z”.

tgθ= rZ

R2=r2+Z2

cosθ= (Z/R)

qV=3Q

2πZ2

1

[1+(r Z)2 ]

52

qV=Q

Z2.K

K= 32π

1

[1+(r Z )2]

52

b) Método de Westergaard.

Para suelos estratificados (capas sucesivas de suelos finos y gruesos), Westergaard propuso la expresión siguiente: (se considera capas de materiales elásticos, e inelásticos que permiten deformación vertical)

qv=Q

2 πZ2

√ (1−2υ ) / (2−2υ )

[ (1−2υ ) (2−2υ)+(r Z)2]

32

Características de compactación.

Generalidades.

Compactación es el proceso mecánico mediante el cual se disminuye la cantidad de huecos de una masa de suelo, obligando a las partículas sólidas a ponerse en un contacto más íntimo entre sí.La compactación de un suelo, aumenta su densidad, resistencia al corte y características de esponjamiento; disminuye la permeabilidad y compresibilidad.Con el objeto de establecer valores de referencia para la ejecución de rellenos compactados, se han desarrollado varios métodos de preparar suelos compactados en laboratorio.Ellos son: Proctor normal o standard, Proctor modificado, Harvard miniatura, Iowa, Proctor - Hilf, etc.Estos métodos son aplicables a todos aquellos suelos en que al efectuarse el ensayo, se obtiene como resultado una curva humedad - densidad bien definida, con un solo valor máximo. Ello ocurre en general a aquellos suelos con mas de 12% de finos limosos o arcillosos.Si el agregado tiene menos de 12% de finos, o bien, al hacer el ensayo no se obtiene una curva humedad - densidad bien definida, entonces se debe expresar su grado de compactación por el valor de la Densidad Relativa (D.R.), que requiere conocer previamente los valores de Densidad Seca Máxima y Densidad Seca Mínima.Cada método de compactación de laboratorio se caracteriza por entregar al suelo una cantidad de energía por unidad de volumen dada, y diferente de un método a otro.En general, estos ensayos de laboratorio se utilizan como referencia para controlar el grado de compactación con que se ejecutan obras de tierra tales como mejoramiento de subrasantes, construcción de bases y sub bases, rellenos compactados, terraplenes, tranques, etc.En el proceso de compactación se busca alcanzar la máxima densidad.Los principales factores que influyen son: contenido de agua, forma y magnitud de la energía de compactación aplicada, y el tipo de suelo.

Resultados de los ensayos de compactación:

Para un ensayo dado, vale decir, una energía de compactación por unidad de volumen de suelo, específica, se obtiene:

Curva de compactación, o curva humedad - densidad:Suelo con finos plásticos, no válida en granulares limpios o con finos no plásticos.

Cada punto experimental de la curva, se obtiene aplicando una misma energía al suelo, por unidad de volumen; variando la humedad del mismo, para obtener los puntos necesarios.

Si la misma energía del ensayo descrito, se aplica a otros suelos, se tiene:

dmax depende de: Gs, granulometría, forma de las partículas, plasticidad de los finos, etc.Cada suelo se caracteriza por un solo valor (dmax, wopt ) para una energía dada de compactación.Por el contrario si a un suelo dado, lo sometemos a ensayos que le transmiten diferentes energías de compactación, se aprecia que:dmax aumenta al aumentar “E”. op Disminuye al aumentar “E”.

Compactación en obra.

Fijado por las condiciones de obra, o por las especificaciones del proyecto, el suelo a compactar, se debe tener claro el equipo más adecuado a usar según la forma de transmitir la energía de compactación: Por presión: rodillos lisos, neumáticos, pata de cabra, equipo pesado de

construcción. Por impacto: pisones neumáticos. Por (presión + vibración): rodillos vibradores y planchas vibradoras.

Equipo de compactación recomendado según tipo de suelo:

Recomendaciones generales sobre el proceso de compactación.

a) Equipo: rodillos lisos, en gravas y arenas mecánicamente estables. Rodillos neumáticos, en arenas uniformes, y suelos cohesivos con humedades próximas al límite plástico. Rodillos pata de cabra, en suelos finos con humedades en el rango (LP-7%) a (LP-12%). Equipos vibratorios, en suelos granulares.

b) Espesor de capa: debe ser proporcional a la magnitud del equipo en uso y considerar el tipo de suelo. En equipos medianos ~ 20cm. El espesor de capa debe ser al menos de tres a 5 veces el valor del Tmáx (Tamaño máximo de partícula) del material usado.

c) Número de pasadas: no más de seis pasadas por punto. Si no se ha obtenido antes el valor deseado de compactación, se debe revisar los otros parámetros.

d) Velocidad de pasada: en general ~ 6Km/hr, salvo Rodillos Vibratorios ~ 3 Km/hr y planchas vibradoras ~ 1.5 Km/hr.

e) Humedad: en general conviene compactar con una humedad levemente inferior a la óptima. En suelos granulares limpios, conviene una humedad intermedia entre seco y saturado.

Control de compactación.

a) Por medición de la densidad de terreno.

Se determina d IN SITU y se expresa como porcentaje respecto a dmax obtenido en el ensayo de referencia, generalmente el Proctor Modificado, cuyo valor dmax es conocido como DMCS (Densidad Máxima Compactada Seca); o a través de su valor de densidad relativa. En general se hace una determinación cada 50 a 100 m3 de suelo compactado.La determinación de la densidad puede ser directa, midiendo la masa del suelo y el volumen que ocupa (métodos: cono y arena, volume tester, otros métodos para hallar el volumen), o bien, indirecta, como en el caso de usar dispositivos nucleares.b) Especificación de tipos de equipo de compactación y modo de empleo.En canchas de prueba se encuentra la combinación óptima: tipo de equipo, espesor de capa, velocidad y número de pasadas, humedad; la cual luego se controla en su riguroso cumplimiento.c) Otros métodos: Medición de penetración, rodillo especial de prueba, etc.