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CI561 – MECÁNICA DE SUELOS
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
Facultad de Ingeniería Civil
COMPACTACIÓN DE SUELOS

Logro de la Unidad2
Competencias:
Pensamiento Crítico y Competencia 6 de ABET.
Al finalizar la unidad, el estudiante:
✓En base a la gradación del suelo clasifica los tipos de suelo según los métodos SUCS y AAHSTO.
✓Calcula la máxima densidad seca (MDS) y el óptimo contenido de humedad (OCH) quedebe
alcanzar el suelo para lograr un grado de compactación aprobatorio.

Contenido
1. Introducción
2. Definición de compactación
3. Compactación en campo y control decompactación

¿CUÁL ES EL SIGNIFICADO DE COMPACTACIÓN?
❖ La compactación es la densificación del suelo por remoción de aire
(reducción de vacíos), a través de esfuerzos externos generados por
medio mecánicos.
❖ La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo
suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y
en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras
propiedades.
❖ El objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del
suelos.
+ agua =
Energía de
compactación

INTRODUCCIÓN - VENTAJAS DE LA COMPACTACIÓN
La compactación permite el mejoramiento de las siguientes propiedades:
❖ Aumenta la capacidad de soporte del suelo.
❖ Reduce la compresibilidad (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.

APLICACIONES DE LA COMPACTACIÓN
❖ Construcción de rellenos y terraplenes
❖ Construcción de camadas que conforman la estructura de
pavimentos.
❖ Construcción de presas de tierra.
❖ Rellenos con suelo entre macizos y estructuras de arrimo.
❖ Rellenos de excavaciones de fundaciones y tuberías
enterradas.
❖ Mejoramiento de suelos en estructuras viales
Compactación herramienta poderosa para modificar las propiedades mecánicas del material.

COMPACTACIÓN DE SUELOS (EN CAMPO)

TÉCNICA BÁSICA
❖ Lanzamiento de material de préstamo (oriundo de
cantera) o del propio local (rellenos).
❖ Pasar equipos que transmitan al suelo la energía de
compactación → carga móvil ( por presión, o
estática, por vibración, por amasado, por impacto)
❖ El tipo de obra y del suelo utilizado → indicaran el
proceso de compactación a ser empleado, la
humedad del suelo en la ocasión de la
compactación y la densidad deseada.

PRINCIPALES EQUIPOS DE COMPACTACIÓN
❖ COMPACTACIÓN ESTÁTICA O POR PRESIÓN
La compactación se logra utilizando una máquina pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin
necesidad de movimiento vibratorio.
Por ejemplo : Rodillo Estático o Rodillo Liso, Rodillo poligonal

❖ COMPACTACIÓN POR VIBRACIÓN
La compactación se logra aplicando al suelo
vibraciones de alta frecuencia.
Por ejemplo : Rodillos vibratorios o
planchas compactadoras.

❖ COMPACTACIÓN POR VIBRACIÓN

❖ COMPACTACIÓN POR AMASADO
La compactación se logra aplicando al suelo
altas presiones distribuidas en áreas mas
pequeñas que los rodillos lisos.
Por ejemplo : Un rodillo “Pata de Cabra”

❖ COMPACTACIÓN POR IMPACTO
La compactación es producida por una placa
apisonadora que golpea y se separa del
suelo a alta velocidad.
Por ejemplo : Un apisonador

Equipo A-1-a A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-4 A-5 A-6 A-7
Rodillo liso 1 2 2 1 1 1 2 2 3 3 4
Rodillo
neumático
2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 3
Rodillo pata
de cabra
5 5 5 4 4 3 2 2 1 1 1
Rodillo
impacto
2 2 1 2 2 2 4 4 4 4 4
Rodillo
vibratorio
1 1 1 1 1 3 4 3 3 5 5
PRINCIPALES EQUIPOS DE COMPACTACIÓN - RECOMENDACIONES
Materialesgranulares Materialeslimo-arcillosos

NORMAS APLICABLES
❖ NORMAS ASTM (American Society of Testing and Materials)
• Plataformas de edificaciones.
• Construcción de represas de tierra.
• Fundación de presas de tierra.
• Construcción de aeropuertos.

NORMAS APLICABLES
❖ NORMAS AASHTO (American Association State High-way Officials)
• Construcción de calles y avenidas.
• Construcción de carreteras.

NORMAS APLICABLES – PRECAUCIONES
❖ Todos los ensayos deben efectuarse con la misma norma.
❖ Si se va a efectuar ensayos con cono de arena, debe determinarse
previamente el método del ensayo Proctor, para hacer la retención de
las partículas gruesas (gravas) con la misma malla utilizada en el
Proctor.
❖ Las correcciones que se ejecutan al valor de Proctor o densidad se
ejecutan de acuerdo al material grueso que contiene el suelo, y para
cada norma son distintas.

ENSAYOS REQUERIDOS PARA EL SUELO A SER USADO:
❖ LABORATORIO
Su finalidad de determinar las propiedades índice de los
suelos y definir las propiedades ingenieriles.
Los ensayos en el laboratorio de Mecánica de Suelos que
deben realizarse como mínimo son:
1. Análisis Granulométrico por Tamizado.
2. Límites de Atterberg.
3. Contenido de Sales Solubles Totales
4. Proctor Estándar o Modificado

ENSAYOS REQUERIDOS PARA EL SUELO A SER USADO:
❖ EN CAMPO (OBRA) – DENSIDAD DE CAMPO
Los ensayos de campo son necesarios para determinar si se han cumplido las
especificaciones de compactación del proyecto.
Los ensayos de campo pueden ser: destructivos y no destructivos.
Los ensayos de campo destructivos comprenden la excavación y remoción de
parte del material de relleno (dejando un hoyo para ser rellenado y
compactado posteriormente), mientras que los ensayos no destructivos
determinan indirectamente la densidad y humedad del material.

Tipo de Ensayo Ensayo Aplicación
Destructivo
Densidad de suelo por el método del balón
de goma (ASTM D2167)
Suelos finos o con poca grava de
hasta 1 ½” de T.M. Vol. hasta 2830
cm3
Densidad del suelo por el método del cono
con arena (ASTM D1556)
Suelos con partículas menores a 1
½” de T.M. Vol. hasta 2830 cm3
Densidad de suelo y roca por el método del
reemplazo con arena en pozo de prueba
(ASTM D 4914)
Suelos con partículas de hasta 3” de
T.M. y/o para control de fracciones.
Vol. entre 30 y 170 litros
Densidad de suelo y roca por el método de
reemplazo de agua en pozo de prueba
(ASTM D5030)
Suelos con partículas mayores a 3”
de T.M. y/o control de fracciones.
Vol. entre 0.08 y 2.83 m3
No destructivo Densidad de suelos y suelo-agregado por
método nuclear (ASTM D2922)
Todo tipo de suelos. Se debe
realizar correlaciones.
ENSAYOS REQUERIDOS: DENSIDAD DE CAMPO

ENSAYOS DESTRUCTIVOS:
Los pasos necesarios para la ejecución de ensayos destructivos son los siguiente:
1. Ubicar el lugar de ensayo siguiendo los lineamientos indicados en las normas generales o las aplicables al
proyecto.
2. Excavar un hoyo en el relleno a la profundidad deseada y requerida. El tamaño del hoyo depende del T.M. y
debe cumplir con lo indicado en el método usado.
3. Tomar una muestra para la determinación del contenido de humedad.
4. Determinar el volumen del material excavado usando el hoyo. Las técnicas empleadas en los ensayos
mencionados incluyen el uso de arena, aceite, agua u otro fluido de peso unitario conocido.
5. Determinar el peso del material extraído del hoyo y posteriormente el peso de las fracciones de material
grueso.
EN EL CAMPO U OBRA: DENSIDAD DE CAMPO

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD POR EL METÓDO DEL CONO DE ARENA
MTC E 117-2000 / (ASTM D 1556)

MATERIALES Y EQUIPOS
• Cono metálico (de 6 o 12 pulgadas de diâmetro)
• Arena calibrada (Arena de Ottawa)
• Placa metálica hueca (diámetro según el cono)
• Balanza con una precisión de 1 gramo
• Cuchara para extraer la arena del suelo en estudio.
• Bolsas plásticas, para echar la muestra extraída del suelo.
• Bandejas y tarros de humedad.

PROCEDIMIENTOS:

PROCEDIMIENTOS:
1. El ensayo consiste básicamente en excavar un agujero a través de la abertura de la placa metálica.
2. Retirar el material extraído en un recipiente y pesarlo.
3. Colocar sobre la placa el cono con el recipiente de arena en forma invertido y mover la válvula de paso para
que la arena descienda en forma constante.
4. Luego de concluido el llenado del hoyo, determinar la cantidad en peso de la arena que ingreso al hoyo y
determinar ,conociendo el peso específico de esta, el volumen del hoyo.
5. La densidad húmeda in situ se determina dividiendo el peso del material extraído entre el volumen del
hueco.
6. La humedad del material extraído se determina por los métodos usuales (utilizando el horno del laboratorio
o con speedy) y con este dato se determina la densidad seca in situ.

USO DEL SPEEDY (HUMEDAD DE CAMPO) (ASTM D 4944)
Consiste en mezclar una muestra de suelo fino previamente
pesada, con carburo de calcio molido, en el interior de una
cámara de acero hermética junto con dos bolas de acero, la
cual posee en su base un manómetro que registra la presión
originada por el gas acetileno. Entrega el valor de la humedad
del suelo referenciada al peso de la muestra.
Puede entregar resultados falsos en suelos plásticos.

USO DEL SPEEDY (HUMEDAD DE CAMPO) (ASTM D 4944)

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD POR EL DENSIMETRO NUCLEAR
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS:
ASTM D 2922 y D 3017

Los métodos nucleares tienen varias ventajas sobre los ensayos tradicionales, incluyendo:
1. Capacidad para mayor ejecución de ensayos
2. Obtención de densidad y humedad en lecturas directas
Asimismo, las desventajas son las siguientes:
1. Alto costo inicial del equipo
2. Personal calificado y aprobado para labores
3. Riesgo potencial de radioactividad
4. Necesidad de calibraciones cuidadosas y repetidas
https://www.youtube.com/watch?v=zzDU94iX5oM

PRECAUCIONES
1. Se está trabajando con un equipo nuclear, que es una fuente de radiación, por lo que se tienen que tomar
todas las precauciones correspondientes.
2. Los técnicos deben tener la licencia del IPEN respectiva.
3. Deben seguirse las recomendaciones del IPEN para el transporte y utilización del equipo.
4. Tanto el operador, como el chofer que lleva el equipo y las personas que estén cerca al equipo en
operación deben contar con un dosímetro para registrar la radiación. Este control se hace mensual.
OBSERVACIONES
1. Los suelos densos absorben mas radiación que los suelos sueltos.
2. El equipo mide el peso húmedo del suelo por unidad de volumen.

❖ La compactación, porcentaje de compactación o grado de compactación se mide por la densidad seca
del suelo.
❖ El porcentaje de compactación relaciona el valor de la densidad seca medida en la capa evaluada (con
equipos de determinación de densidad) con la máxima densidad seca obtenida en el ensayo proctor
(ejecutado en el laboratorio bajo condiciones rigurosas de control de procedimientos y manejo del
suelo).
❖ El porcentaje de compactación es la porción de la densidad seca que ha alcanzado el suelo o capa
evaluada con respecto a la máxima densidad seca del Proctor y se expresa por:
%Compactación (GC) =
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑚𝑝𝑜
𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑆𝑒𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑡𝑜𝑟
x 100 (%)
PORCENTAJE O GRADO DE COMPACTACIÓN

Lecturas recomendadas
Revisar el texto: “Soil mechanics fundamentals”; Muni Budhu
Capítulo 5. Soil Compaction.

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