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  • 1. COMPACTACIÓN DE SUELOS• Concepto• Factores que influyen en la compactación• Efecto en las propiedades de los suelos finos• Ensayos de laboratorio• Compactación en obra• Control de Compactación
  • 2. COMPACTACIÓN• Terraplenes (estructuras de tierra) – Presas – Pavimentos – Escolleras, muelles• Rellenos de terrenos• Mejoramiento de suelos (estabilización)• Remoldeo de muestras de laboratorio
  • 3. CONCEPTO DE COMPACTACIÓN• Proceso de aplicación de energía mecánica al suelo para disminuir su volumen por reducción de relación de vacíos debido a eliminación del aire de los poros
  • 4. OBJETIVO DE LA COMPACTACIÓN• Metodología que procura: – Mejorar propiedades mecánicas de los suelos – Generar a partir de un suelo un material con propiedades mecánicas apropiadas
  • 5. EFECTOS DE LA COMPACTACIÓN EN LOS SUELOS• Físicos: – Reducción de e  Aumento de γ• Mecánicos – Aumento de la resistencia – Disminución de la deformabilidad – Disminución de la conductividad hidráulica
  • 6. CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA MECÁNICA• Tiempo muy breve  condición no drenada• Disminución de volumen de vacíos por eliminación de aire  Reducción de volumen de aire• Proceso de compactación  Suelos o Materiales no saturados
  • 7. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN Proctor (1933)• Prueba de laboratorio consistente en compactar suelo por impacto variando contenido de humedad• Factores que influyen en la compactación: – Contenido de humedad – Energía específica de compactación (Energía aplicada por unidad de volumen) – Tipo de suelo
  • 8. Influencia de Humedad de Compactación γdmáx o Peso Unitario Seco Máximo (PUSM) 19,5 Suelo SC (Salto) Existe una ω para γ dmáx Experimento 19,0 ÓptimoPeso Específico Seco (kN/m )3 18,5 18,0 17,5 Aumenta ω Aumenta Aumenta ω Disminuye 17,0 γd γd 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Contenido de Humedad (%) Ηumedad óptima (ωópt)
  • 9. Causas del comportamiento γd - ω• Para ω < ωópt: Suelo muy seco  Succión elevada  Baja eficiencia de compactación• Aumenta ω  disminuye Succión  Mejora eficiencia de compactación• Para ω > ωópt: Suelo casi saturado  Poco aire a eliminar  Baja eficiencia de compactación• Para ω = ωsat: No es posible compactar
  • 10. Influencia de la Energía Específica de Compactación Energía 2 > Energía 1
  • 11. Curva de 100% de saturación• Curva donde se alcanza la humedad de saturación para cada peso específico seco (relación de vacíos)• A mayor γd  menor e  menor ωsat γ sol Gγ w Gγ w γd = = = Gω Gω Gω 1+ 1+ 1+ S S 100• Igualmente se definen curvas para otros grados de saturación (S)
  • 12. Curva de 100% de saturación• Por encima de la curva de 100% de saturación: zona donde no es posible compactar suelo por mayor que sea energía específica• Distancia entre ωopt y ωsat: indica que suelo compactado al máximo igual tiene aire  en compactación no es posible expulsar todo el aire de los vacíos
  • 13. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Influencia del tipo de suelo Grava Fm. Salto Desagregado Fm. Arapey Descompuesto Fm. Arapey Suelo SP) Humedad (%) Cuanto más fino el suelo mayor ωopt 9 Cuanto más grueso el suelo mayor γdmáx 8 7 Suelos gruesos mal graduados: curva sin 6 forma en compactación por impacto 5 4 3 2 1
  • 14. Influencia de la compactación sobre la estructura de los suelos finos
  • 15. Influencia de la compactación sobre laconductividad hidráulica de los suelos finos
  • 16. Influencia de la compactación en el comportamiento tensión-deformación de los suelos finos
  • 17. Ensayos de Compactación• Dinámicos (impacto): Ensayo Proctor• Amasado: Ensayo Mini-Harvard (Wilson, 1950)• Estáticos: Edómetro• Vibración
  • 18. Ensayo de Compactación Proctor ASTM D698-78; AASHTO T99-86• Objetivo: Determinar relación γd – ω de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto de masa de 5,5 lb (2,5 kg) y caída libre de 12 in. (305 mm)• Moldes metálicos rígidos cilíndricos: – Diámetro interior 4,0 in. (101,6 mm); capacidad 944 cm3 (1 lt.) para suelos con tamaño máximo 4,75 mm (pasa tamiz #4) – Diámetro interior 6,0 in. (152,4 mm); capacidad 2124 cm3 para suelos con tamaño máximo ¾ in.
  • 19. Ensayo de Compactación ProctorASTM D698-78; AASHTO T99-86
  • 20. Ensayo de Compactación Proctor• Método: Compactar en 3 capas de igual espesor – 25 golpes x capa en molde de 4 in. – 56 golpes x capa en molde de 6 in.• Energía específica: 6 kg.cm/cm3• Mínimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad
  • 21. Ensayo de Compactación Proctor
  • 22. Ensayo de Compactación Proctor Modificado ASTM D1557-78; AASHTO T180-86• Objetivo: Determinar relación γ – ω de suelos o materiales granulares compactando en moldes por impacto con masa de 10 lb (4,54 kg) y caída libre de 18 in. (457 mm)• Moldes metálicos rígidos cilíndricos: – Diámetro interior 4,0 in. (101,6 mm); capacidad 944 cm3 (1 lt.) para materiales con tamaño máximo 4,75 mm (pasa tamiz #4) – Diámetro interior 6,0 in. (152,4 mm); capacidad 2124 cm3. para materiales con tamaño máximo ¾ in.
  • 23. Ensayo de Compactación Proctor Modificado• Método: Compactar en 5 capas de igual espesor – 25 golpes x capa en molde de 4 in. – 56 golpes x capa en molde de 6 in.• Energía específica: 27,2 kg.cm/cm3• Mínimo 5 moldes con muestras preparadas con diferentes contenidos de humedad
  • 24. Compactación en obra• Requisitos: γdmáx y ωópt de ensayo Proctor• Dificultades: – Método de compactación en campo ≠ Método de compactación en laboratorio – Proceso de agregado de agua o de secado  ωcampo ≠ ωópt• γd alcanzado en campo difícilmente coincide con γdmáx de laboratorio
  • 25. Grado de Compactación (Gc) γd Gc (%) = ⋅100 γ dmáx• Control de obra por Grado de compactación• Se establece Gc mínimo admisible en función de importancia y tipo de obra• Dificultades: – Inadecuado para arenas uniformes (compacidad relativa) – No representa estructura y propiedades mecánicas adecuadamente – No permite comparar materiales diferentes
  • 26. Control de Compactación en obra• Métodos destructivos – Cono de Arena – Aceite – Balón de goma (ASTM D2167-94)• Métodos no destructivos – Densímetro nuclear (ASTM D2922-91) – Densímetro de ultrasonido
  • 27. Método del Cono de ArenaASTM D 1556-90; AASHTO T 191
  • 28. Método del Cono de Arena Pi − Pf − Pc Vpozo = γ d (arena )• Pi: (Peso del botellón + Cono + Arena)inicial• Pf: (Peso del botellón + Cono + Arena)final• Pc: Peso de arena que llena el cono Psuelo γ suelo = Vhueco