Upload
danilo-hernandez
View
45
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
1/47
Universidad Nacional de Ingeniera
FIC CISMID
Ing. Luis Chang ChangLaboratorio Geotcnico
Centro Peruano Japons de Investigaciones Ssmicas y Mitigacin de Desastres (CISMID)
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
2/47
Indice1. Definiciones2. Proceso de Compactacin
3. Procedimientos de Compactacin4. Esfuerzos de Compactacin5. Ensayo de Compactacin y el Equipo6. La Energa de Compactacin7. Material para la Compactacin
8. Mtodo de Compactacin9. Como Dibujar la Parbola de OCH10. Como controlar la Compactacin11. Tipos de Curvas de Compactacin12. Mtodo de un Punto para obtener d(mx)
13. Comparacin Entre los 3 Mtodos14. Valores Aproximados de OCH
15.Efectos de la Compactacin del Suelo16. Aplicaciones de la Compactacin17. Equipo de Compactacin para el Campo
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
3/47
1.Definiciones
Compactacinproceso de empaquetamiento de las partculas de suelomas cercanamente posible por medio mecnico aumentando la densidadseca.
OCHhumedad del suelo que produce una mxima densidad seca.
Mxima Densidad Seca usando una compactacin al OCH.
Compactacin Relativa porcentaje entre la densidad seca del suelo ysu mxima densidad seca.
Densidad seca Contenido de humedad relacin entre densidad seca yel contenido de humedad bajo un esfuerzo de compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
4/47
Porcentaje de vacos de aire volumen de vacos de aire expresado comoun porcentaje del volumen total del suelo.
Lnea de vacos de aire la lnea muestra la densidad seca contenido de
humedad relacin para un suelo conteniendo un porcentaje constante devacos de aire.
Lnea de saturacin Cero (lnea Cero de vacos de aire) la lnea muestrala Densidad seca Contenido de humedad para un suelo de cero de vacos
de aire.
2. Proceso de Compactacin
Las partculas slidas son empaquetadas lo mas cercanamente por mediosmecnicos aumentando la densidad seca. Se reduce la relacin de vacos.
Poca o no reduccin del contenido de agua. Los vacos no puedeneliminarse por compactacin, por control de ellos se reducen al mnimo.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
5/47
Fig 1. Representacin de la compactacin de los granos de suelo.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
6/47
- A bajo contenido de agua el grano de suelo es rodeado por una delgadapelcula de agua.
- El agua adicional permite juntar los granos mas fcilmente.
- El aire es desplazado y la densidad seca es incrementado.
- La adicin de agua permite expulsar el aire durante la compactacin.
- Los granos de suelo se muestran lo mas cercanos posibles hasta ciertopunto y de ah aumenta la cohesin..
- Cuando la cantidad de agua excede lo requerido, el exceso de agua empujalos granos de suelo hacia fuera y la densidad adquirida disminuye.
- A mayor contenido de humedad, el aire es desplazado por la compactaciny la densidad contina disminuyendo.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
7/47
Fig. 2. Principio de Compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
8/47
Fig. 3. Representacin del suelo con la relacin de vacos.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
9/47
3. Procedimiento de Compactacin
- Ver que el molde, laextensin collar y la base estn limpia, seca y
ensamblada al molde.- La muestra sera secada al aire para tamizarla fcilmente o secada alhorno a menos de 50 oC.
- Si la cantidad de muestra la es correcta, dividirla en tantos montonescomo capas necesarias para compactarlas.
- La altura de una capa es de aprx 4.5 cm., si son 3 capas sera 13 cm.- Colocar el molde sobre una base slida como el piso de concreto.- Escarificar y alisar ligeramente la superficie del suelo compactado conuna esptula o cuchillo para el buen contacto entre las capas.
- Siempre limpiar el martillo.
- No disturbar el suelo compactado en el molde.- Si resulta cavidades de extraer pequeas gravillas, la superficie serarellenado con material fino.
- Limpiar la superficie del molde antes de pesarlo.- La muestra requerida para el contenido de humedad depende del tamao
mximo de los granos.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
10/47
Fig. 4. Procedimiento de compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
11/47
Fig. 5. Relacionesentre la DensidadSeca y la Humedadde un suelo sujeto aun esfuerzo decompactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
12/47
Fig. 6. Curvas Densidad Seca Humedad paravarios esfuerzos de compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
13/47
Fig. 7. Condicin mas econmica de compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
14/47
4. Esfuerzos de Compactacin
La energa aplicada durante la compactacin con un martillo que cae deuna altura es la siguiente:
Ec = (Wr. H. Nb. Nl) / V cm . Kg / cm3
Los ensayos tanto Proctor Estndar como Proctor Modificado debencumplir con una determinada energa de compactacin correspondiente a
cada una de ellas.
Donde:
Wr masa del martillo kg
H altura de cada del martillo cmNb nmero de golpes por capasNl nmero de capasV volumen del molde cm3
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
15/47
5. Ensayo de Compactacin y el Equipo
Tabla 1. Especificaciones de los mtodos
4 in. 0.033
4 in. 0.033
6 in. 0.075
4 in. 0.033
4 in. 0.033
6 in. 0.075
Dimetroy
volumendel molde
No. 4
No. 4
5 25
5 25
5 56
10 lb 18 in.
10 lb 18 in.
10 lb 18 in.
56,250
56,250
56,000
T 180 (A)
(B)
(C)
PM D-1557+ ( A )
( B )
( C )
No. 4
No. 4
3 25
3 25
3 56
5.5 lb 12 in.
5.5 lb 12 in.
5.5 lb 12 in.
12375
12,375
12,320
T 99 (A)
(B)
(C)
PS D-698* ( A )
( B )
( C )
Lmites deltamao
superior departculas
Nmero decapas y golpes
por capa
Peso delmartillo yaltura de
cada
Energa
Ft-lbf/ft3
Designacin
AASHTO
Designacin
ASTM
* Ensayo de Compactacin Proctor Estndar
+ Ensayo de Compactacin Proctor Modificado
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
16/47Fig. 8. Equipo de Compactacin Proctor Estndar.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
17/47
Fig. 9. Equipo de Compactacin Proctor Modificado.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
18/47
Fig. 10. Equipo Estndar de
Compactacin Mecnico (ELEInternational / Soil ProductDivision Lake Bluff,Ill).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
19/47
6.La Energa de Compactacin
ASTM D 698 Proctor EstndarWr masa del martillo = 5.5 lbH altura de cada del martillo = 12 in = 1 ftNb nmero de golpes por capas = 25 E = 12,375 Lb.ft/ft3.
Nl nmero de capas = 3V volumen del molde cm3 = 1/30 ft3
Suelo a Utilizar:
Mtodo A Mtodo B Mtodo C
Porcin que pasa la malla No. 4. Porcin que pasa la malla 3/8. Porcin que pasa la malla .Se usa si 20%o menos por peso Se usa si el suelo retenido en la Se usa si mas de 20% por pesode material es retenido en la malla No. 4 es mas del 20%, y de material es retenido en la mallamalla No. 4. 20% o menos por peso es de 3/8, y menos de 30% por peso
retenido en la malla 3/8. es retenido en la malla de
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
20/47
ASTM D 1557 Proctor Modificado
Wr masa del martillo = 10 lbH altura de cada del martillo = 18 in = 1.5 ftNb nmero de golpes por capas = 25 E = 56,250 Lb.ft/ft3.Nl nmero de capas = 5V volumen del molde cm3 = 1/30 ft3
Suelo a Utilizar:
Mtodo A Mtodo B Mtodo C
Porcin que pasa la malla No. 4. Porcin que pasa la malla 3/8. Porcin que pasa la malla .Se usa si 20%o menos por peso Se usa si el suelo retenido en la Se usa si mas de 20% por pesode material es retenido en la malla No. 4 es ms del 20%, y de material es retenido en la mallamalla No. 4. 20% o menos por peso es de 3/8, y menos de 30% por peso
retenido en la malla 3/8. es retenido en la malla de .
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
21/47
7. Material para la Compactacin
El material para la compactacin puede ser de grano grueso
como fino de la clasificacin SUCS: GP, GW, GM, GC, SP, SW,SM, SC, CL, CH, ML, MH, OH y las combinaciones de estossuelos. Los mas recomendables son los suelos gruesos mezcladoscon suelos finos de baja plasticidad y los no recomendables son los
suelos orgnicos y turbas.
8. Mtodos de Compactacin
Los mtodos de compactacin a usar son los siguientes:
- Ensayo de Compactacin Proctor Estndar ASTM D 698.- Ensayo de Compactacin Proctor Modificado ASTM D 1557.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
22/47
9. Como Dibujar la Parbola de OCH
Fig. 11. Determinacin del valor ptimo por medio de la parbola.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
23/47
- Dibujar la lnea horizontal que pasa por A y la perpendicular que pasa por B y C.
- Dibujar la lnea DE que es // a la lnea AB. E es perpendicular a la lnea que pasapor C.
- H es el punto de interseccin de la lnea FG y la lnea base. La perpendicularBisector de la lnea AH es el eje de la parbola.
- J es el punto de interseccin de la lnea AB y el eje. Dibujar la lnea horizontalJK. K es perpendicular a la lnea que pasa por B.
- Dibujar la lnea KH. El punto mas alto O de la parbola, es el punto de interseccin
del eje y la lnea KH.
- Las coordenadas de O es la Mxima Densidad Seca d y el ptimo Contenido deHumedad Wopt .
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
24/47
10. Como Controlar la Compactacin
La forma mas eficaz de controlar la compactacin es el hacer el uso de
otros ensayos como:
- Mtodo Cono de Arena (ASTM D 1556).
- Mtodo del Volmetro o del Globo de Hule (ASTM D 2167).
- Mtodo Nuclear (ASTM D 2922 y D 3017).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
25/47
11. Tipos de Curvas de Compactacin
- La forma tpica de curvas de compactacin para 5 tipos de suelos semuestran en la Fig. 12. Para fcil comparacin se ha referido para una mismagravedad especfica y una comn lnea cero de vacos.
- En general, los suelos arcillosos, las arenas bien gradadas y los sueloslimosos tienen un pico definido en la curva de compactacin. Los suelosuniformemente gradado, consistente de un rango limitado de tamaos departculas, la curva es mas aplanada y la condicin ptima no es fcil dedefinir.
- El doble pico es frecuentemente obtenido de arenas finas uniformementegradadas. Para estos materiales el contenido de humedad para una ptimacompactacin es menos crtica que para aquellos suelos que poseen una curvade compactacin mas empinada.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
26/47
Fig. 12. Curvasde compactacin
para algunossuelos tpicos.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
27/47
Fig. 13. Curvas tpicasde compactacin paracinco suelos diferentes(ASTM D 698).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
28/47
Fig. 14. Curvas decompactacin ProctorEstndar y Modificada
para un limo arcilloso(mtodo A).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
29/47
Fig. 15. Curvas de compactacin para varios tipos de suelos.
NP-Arena pobrementegradada
8
4067Arcilla dura7
226Loess limoso6
1536Arcilla limosa pobre5
928Arcilla limosaarenosa pobre
4
422Greda arenosa mediogradada
3
NP16Greda arenosa biengradada
2
NP16Arena margosa bien
gradada
1
Ip (%)Wl (%)DescripcinSueloNo.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
30/47
Fig. 16. Curva de Ensayo de Compactacin ProctorEstndar y Modificado para un suelo arcilloso glacial
cerca de Peoria, Illinois (USA).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
31/47
Fig. 17. Curva de compactacin para arena, limo y arcilla.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
32/47
12. Mtodo de un Punto para Obtenerd(mx)Lee y Suedkamp (1972), efectuaron 700 pruebas de compactacin en 35muestras de suelo en porciones de suelo que pasaron la malla No. 4
(mtodo A), los agruparon en 4 tipos de curvas dependiendo de laspropiedades del suelo.
Conociendo el valor de y el contenido de humedad w se entra a la Fig. 19,se aproxima entre que curvas est y luego se va a la Tabla 2.
Tipo III y IVMayor que 70
Tipo II y IIIMenor que 30
Tipo I30 a 70
Tipo de curva de
compactacin esperada
Lmite lquido del suelo
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
33/47
Fig. 18. Varios tipos de curvas de compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
34/47
Fig. 19. Curva de compactacin Ohio(Lee y Suedkamp, 1972).
Tabla 2. Peso especfico secomximo y contenido de aguaptimo para las curvas decompactacin ( Johnson y
Salberg).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
35/47
Entre
(3) y 2)
Entre
(1) y (2)
5.7
6.5
6.3
7.8
1.0
--
9.82.0721.9601.784F
16.22.0021.8811.6192E
13.22.0861.9621.735D
11.12.1251.9691.772C
8.02.0452.0651.913B
7.21.9091.9061.780A
Diferencias en %MtodoEsttico deCalifornia
(3)
Mtodo AASHOEstndar T-80C
(2)
Mtodo AASHOStandar T-99 C
(1)Muestras
13. Comparacin entre los 3 Mtodos
Tabla 3. Valores de los 3 mtodos.
-Las densidades obtenidas por el mtodo AASHO Standard T-99 es 5 % menor que las alcanzadas por los otrosdos mtodos.
- Por el Mtodo Esttico (California) y el Mtodo AASHO Standard T-180 C dan valores similares.
- Sin embargo, se afirma que no existe una relacin definitiva entre estos mtodos, pues muchas veces lasdiferencias entre las densidades obtenidas entre el Standard y los otros es mayor del 5 %.
-Cuando se emplea el Mtodo Esttico de California se obtiene una densidad diferente y casi siempre mayor, ala alcanzada mediante el AASHO Standard T-180 C.
14 V l A i d d OCH
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
36/47
Tabla 4. Rango aproximado de OCH vs. Tipo de suelo
13 - 21Arcilla
11 - 15Limo
8 - 12Mezcla de arena y limo6 - 10Arena
Valor probable ( % ) OCH
Ensayo Proctor Modificado
Tipo de suelo
14. Valores Aproximados de OCH.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
37/47
15. Efectos de la compactacin del suelo
Tabla 5. Mejoramiento del suelo
Menor probabilidad alcongelamiento.
Bajo susceptibilidad alcongelamiento.
Bajo tendencia a absorberagua.
Baja permeabilidad
Menor deformacin bajocarga repetida.
Alto valor de CBR.
Menor asentamiento bajocarga esttica.
Baja compresibilidad.Mayor estabilidadAlta resistencia al cortante.
Efectos sobre la masa
de relleno
Mejoramiento
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
38/47
16. Aplicaciones de la Compactacin
Los suelos pueden ser usados como relleno para muchos propsitos:
1. Rellenar una excavacin o vacos adyacente a una estructura.
2. Servir de apoyo a una estructura.
3. Como sub - base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos.
4. Estructuras como terraplenes o presas de tierra.
La compactacin aumenta la densidad del suelo, mejora laspropiedades ingenieriles del suelo. Lo mas importante es elmejoramiento y los efectos resultantes sobre la masa de relleno.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
39/47
17. Equipo de Compactacin para el Campo
- Compactacin vibratorio (tipo plancha)- Rodillo liso vibratorio autopropulsado 7 23 ton.
- Rodillo liso vibratorio de tiro 70 210 HP- Rodillo neumtico autopropulsado 60 135 HP- Rodillo pata de cabra vibratorio autopropulsado 84 180 HP- Rodillo pata de cabra vibratorio de tiro 8 22 ton.- Rodillo tandem esttico autopropulsado 3 15 ton.
- Tractor de tiro 27 158 HP.- Rodillo de tres ruedas autopropulsado 58 HP. 3 15 ton.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
40/47
Fig. 20. Equipo de Compactacin Manual.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
41/47
Fig. 21. Diversos Equipos de Compactacin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
42/47
Fig. 22. Rodillo liso, vibratorio, neumtico y pata de cabra.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
43/47
Fig. 23. Rodillo liso en plena accin.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
44/47
Fig. 24. Rodillo Pata de Cabra en Pasto Grande (Moquegua).
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
45/47
Fig. 25. Rodillo Pata de Cabra con Cuchara.
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
46/47
Fig. 26. Huellas de compactacin de un rodillo Pata de Cabra.
Bibliografa
7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf
47/47
Bibliografa
- Bowles, Joseph E. (1981), Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil. McGraw-Hill BookCompany
- Bowles, Joseph E. (1984), Physical and Geotechnical Properties of Soils. McGraw-Hill Book Company.
- Das, Braja M. (2001), Fundamentos de Ingeniera Geotcnica, Thomson Learning.
- Das, Braja M. (2001), Principios de Ingeniera de Cimentaciones, International Thomson Editores.
- Head, K. H. (1980), Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 1, 2. Pentech Press London: Plymouth.
- JICA TIATC (1988), Irrigation and Drainage Course, Soil Test
- Lambe, T. W. (1951), Soil Testing for Engineers, John Wiley and Son, New York.
- McCarthy, David F. (1988), Essentials of soil Mechanics and Foundations: Basic Geotechnics, Prentice Hall,Englewood Cliffs, New Jersey 07632.
- Universidad Nacional de Ingeniera FIC ( ), Laboratorio de Mecnica de Suelos.
- Valle Rodas, Ral (1982), Carreteras, Calles y Aeropistas, El Ateneo.
- Vivar Romero, Germn (1990-1991), Diseo y Construccin de Pavimentos, Ediciones CIP.