Gotecnia

1. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

2. ¿Qué es la compactación?
 Es la densificación del suelo por remoción de aire, lo
que requiere energía mecánica.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 2

3. ¿Qué es la compactación?
 La compactación es el procedimiento de aplicar energía al
suelo suelto para eliminar espacios vacios, aumentando así
su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y
estabilidad entre otras propiedades.
 Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de
ingeniería del suelo.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 3

4. Ventajas de la Compactacion
La compactación permite el mejoramiento de las siguientes
propiedades:
 Aumenta la capacidad de soporte del suelo.
 Reduce los asentamientos del terreno.
 Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la
penetración del 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 en
invierno y contracción en verano.
 Impide los daños de las heladas, puesto que el agua se
expande y aumenta el volumen al congelarse, haciendo que
pavimentos se hinchen y losas y estructuras se agrieten.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 4

5. Principios Generales
 Cuando se agrega agua al suelo durante la
compactación, este actúa como un agente ablandador
de las partículas de suelo, que hace que se deslicen
entre si y se muevan a una posición de empaque mas
denso.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 5

6. Principios Generales
 El grado de compactación de un suelo se mide en
términos de su peso especifico seco.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 6
Suelo húmedo
Suelo seco
Relación entre el peso específico
seco y el contenido de humedad:
Humedad

7. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 7

8. Curva de Compactación
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 8

9. Curva de Compactación
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 9

10. Compactación en Campo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 10
La mayor parte de las compactaciones de campo se hacen
con compactadores de rodillos, de los cuales hay cuatro
tipos:
1. Compactador de rodillos de rueda lisa (o rodillos de
tambor liso).
2. Compactador de neumáticos de hule.
3. Compactador con rodillos de pata de cabra.
4. Compactador de rodillos vibratorios.

11. Compactador de rodillos de rueda lisa
 La compactación se logra utilizando
una maquina pesada, cuyo peso
comprime las partículas del suelo, sin
necesidad de movimiento vibratorio.
 Son apropiados para rodadas de
prueba de subrasantes y para la
operación final de rellenos con suelos
arenosos y arcillosos,
 No son apropiados para producir altos
pesos específicos de compactación al
usarse en capas gruesas.
 Cubren el 100% bajo las ruedas con
presiones de contacto con el suelo de
310 hasta 380 kN/m2.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 11

12. Compactador de neumáticos de hule
 Son mejores en muchos aspectos
que las de rodillo liso.
 Tiene varias hileras de neumáticos,
que van colocados cerca uno de
otro, cuatro a seis en una hilera.
 Se usan para la compactación de
suelos arenosos y arcillosos.
 La compactación se logra por una
combinación de presión y acción de
amasamiento.
 Cubren aproximadamente de 70% a
80% bajo los neumaticos, y la
presión de contacto varia entre 600
y 700 kN/m2.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 12

13. Compactador con rodillos de pata de cabra
 Son tambores con un gran numero
de protuberancias . El área de cada
una de estas protuberancias varia
entre 25 y 85 cm2.
 La compactación se logra aplicando
al suelo altas presiones distribuidas
en áreas mas pequeñas que los
rodillos lisos.
 Tienen su mayor efectividad en la
compactación de suelos arcillosos.
 La presión de contacto bajo las
protuberancias varia entre 1380 y
6900 kN/m2.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 13

14. Compactador de rodillos vibratorios
 Los rodillos vibratorios son muy
eficientes en la compactación de
suelos granulares.
 La compactación se logra
aplicando al suelo vibraciones de
alta frecuencia, las cuales se
producen girando pesos
excéntricos.
 Compacta los primeros 200 a 300
mm, por lo tanto es necesario
compactar por capas.
 Las placas vibratorias manuales
se usa para la compactación
efectiva de suelos granulares
sobre un área limitada.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 14

15. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 15

16. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 16

17. Elección del método de compactación
 Suelos Granulares:
Se comportan mejor por vibración.
La vibración reduce las fuerzas de fricción, dejando que las partículas
caigan libremente por su propio peso.
- Placas y rodillos vibratorios.
- Masas desde altura (compactacion dinámica)
 Suelo Cohesivos:
Se comportan mejor por amasado e impacto.
La tendencia de los suelos es combinarse, formando laminaciones
continuas con espacios de aire entre ellas, impidiendo que caigan
partículas en los vacios con la vibración. La fuerza de impacto produce
un esfuerzo de cizalle que junta las laminaciones, oprimiendo las
bolsas de aire hacia la superficie.
-Pisones
-Rodillo pata de cabra y neumático.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 17

18. Seleccion del tipo de maquina
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 18

19. Curvas de crecimiento
para una arcilla
limosa; relación entre
el peso especifico seco
y el numero de
pasadas de un rodillo
de 84.5 kN de tres
ruedas cuando es
compactada en capas
sueltas de 229 mm
bajo diferentes
contenidos de agua.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 19
Relación entre el peso especifico seco y el numero de
pasadas de un rodillo de 84.5 kN

20. Variación del peso especifico seco con el
numero de pasadas de un rodillo
Compactación por
vibración de una
arena; variación del
peso especifico seco
con el numero de
pasadas de un rodillo;
espesor de la capa =
2.44 m.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 20

21. Proctor Estandar
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 21

22. Proctor Estandar
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 22
variación del peso especifico seco con el
numero de pasadas de un rodillo
variación del peso especifico seco con el
numero de pasadas de un rodillo

23. Metodos de Ensayo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 23

24. Equipo de Ensayo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 24

25. Ensayo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 25

26. Ensayo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 26

27. Cálculos
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 27

28. Cálculos
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 28

29. Cálculos
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 29

30. Curva Proctor
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 30

31. Proctor Modificado
Con el desarrollo de rodillos
pesados y su uso en la
compactación en campo, la
prueba Proctor Estandar fue
modificada para representar
mejor las condiciones de
campo. A esta se le llama
prueba Proctor Modificada en
el que se aplica mayor energía
de compactación que el
estándar siendo el que esta mas
de acuerdo con las
solicitaciones que las modernas
estructuras imponen al suelo.
 . Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 31
Esta diferencia se debe a la
existencia de modernos equipos de
compactación más
pesados que permiten densidades
más altas en campo.

32. Proctor Modificado
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 32

33. ASTM D 1557 Proctor Modificado
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 33

34. Proctor Modificado
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 34

35. Ensayos de compactación estándar
y modificado
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 35

36. Valores típicos
Rango aproximado de OCH vs. Tipo de suelo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 36
Tipo de suelo
Valor probable ( % ) OCH
Ensayo Proctor
Modificado
Grava tipo afirmado 4 – 8
Arena 6 – 10
Arena limosa 8 – 12
Limo 11 – 15
Arcilla 13 – 21

37. Factores que afectan en la
compactación
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 37

38. Tipo de suelo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 38

39. Esfuerzo de compactación
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 39

40. Esfuerzo de compactación
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 40

41. Compactación en obra
 Reglas del buen arte
 Clasificación del material de aporte (LL < 40, IP < 10, ~ML o A4)
 Selección del equipamiento adecuado (tipo de suelo y tarea)
 Número de pasadas por sector (entre 6 y 10)
 Velocidad de paso de los equipos compactadores (3 a 5 km/h)
 Humectación del suelo cercana al valor de ωópt (+/- 2 a 3%)
 Compactar en capas entre 15 – 30 cm de espesor
 Controles de densidad in situ en número suficiente
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 41

42. Especificaciones para compactación
en campo
 En la mayoría de las especificaciones para trabajos de
terracerías, una estipulación es que el contratista debe
lograr un peso especifico seco por compactación en
campo del 90% al 95% del peso especifico seco
máximo determinado en laboratorio por la prueba
Proctor estandar o por la modificada. Esta
especificación es, de hecho, para una compactación
relativa R, que se expresa como:
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 42

43. Procesamiento del suelo
 Como es difícil lograr y mantener el contenido
de humedad óptimo con exactitud en el
campo, la práctica normal sugiere trabajar
dentro de un rango aceptable.
 Este rango está usualmente entre ±2% del
óptimo y se permite lograr una densidad lo
más cercana posible a la máxima con el
mínimo esfuerzo de compactación.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 43

44. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 44

45. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 45

46. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 46

47. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 47

48. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 48

49. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 49

50. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 50

51. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 51

52. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 52

53. Condición mas económica de
compactación
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 53
Las curvas de compactación A,
B y C son para el mismo suelo
con esfuerzo de compactación
variable.
La curva A representa las
condiciones de esfuerzo de
compactación máximo que se
obtiene con el equipo existente.
La curva C representa las
condiciones de esfuerzo de
compactación que se requiere
para lograr el peso especifico
seco mínimo de campo.
(γd(campo) = Rγd(max lab)).

54. Espesores de Capas de Compactacion
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 54

55. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 55

56. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 56

57. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 57

58. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 58

59. Control de la compactación en campo
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 59
 Tres procedimientos estándar se usan para determinar
el peso especifico de campo de compactación:
1. Método del cono de arena
2. Método del globo de hule
3. Método nuclear

60. Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
 La arena debe ser limpia,
uniforme, seca, no cementada,
durable y que discurra libremente.
 Debe tener un coeficiente de
uniformidad menor de 2.
 El tamaño maximo de particulas
menor que 2.00 mm (malla Nº 10)
y menos del 3% en peso que pase
la malla de 250 um (malla Nº 60).
 Debe estar libre de finos y
particulas de arena fina.
 Son deseables arenas naturales
subredondeadas o redondeadas.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 60

61. Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
 El recipiente se llena con
arena Otawwa seca muy
uniforme.
 Se determina el peso del
envase, del cono y de la
arena que llena el
recipiente (W1 ).
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 61

62. Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
 Se excava un agujero de 15 cm
de profundidad en el área
donde el suelo fue compactado.
 Se determina el peso del
suelo húmedo excavado del
agujero (W2) y el contenido de
agua del suelo excavado (w).
 El peso seco el suelo (W3) se
obtiene con:
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 62

63. Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
 Se permite que la arena fluya del
envase al agujero y al cono. Una
vez que el agujero y el cono están
llenos, se determina el peso del
recipiente, del cono y de la
arena restante en el envase
(W4), de modo que:
W5 =W1 - W4
 Donde W5 = peso de la arena
para llenar el agujero y el cono.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 63

64. Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
 El volumen de agujero excavado se
determina como:
 Wc = peso de la arena para llenar
únicamente el cono.
 γd (arena) = peso especifico seco de la
arena de Ottawa usada.
 Los valores de Wc y γd (arena) son
determinados a partir de la
calibracion hecha en laboratorio.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 64

65. Método del cono de arena (D-1556 de la ASTM)
 El peso especifico seco de
la compactación hecha en
campo se determina ahora
como:
 La peso especifico seco
obtenido se compara con el
peso especifico seco máximo
del Proctor.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 65

66. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 66

67. Método del globo de hule (D-2167 de la ASTM)
 El procedimiento para el método del globo de hule es
similar al del método del cono de arena.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 67

68. Método nuclear (ASTM D 2922 y D 3017).
 Se puede medir tanto la densidad
total como el contenido de
humedad del suelo in situ
mediante técnicas de radiación
gama controlada.
 Las ventajas de este método
nuclear con los otros métodos son
la disminución del tiempo
requerido para cada ensayo.
 Es un ensayo no destructivo.
 Proporciona resultados en suelos
con agregados de gran tamaño.
 Utiliza materiales potencialmente
peligrosos y contaminantes,
permisos especiales para su uso.
Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 68

69. Método nuclear (ASTM D 2922 y D 3017)
 La determinación de la densidad total ó densidad húmeda a través de
este método, está basada en la interacción de los rayos gamma
provenientes de una fuente radiactiva y los electrones de las órbitas
exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector
gamma situado a corta distancia de la fuente emisora, sobre, dentro o
adyacente al material a medir.

Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 69
Densímetro nuclear

70. Mecánica de Suelos I - UNH - 2014 70