Compactacion Primer Metodo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

I.

INTRODUCCIÓN

La compactación en el proceso realizado generalmente por medios mecánicos por el cual se obliga a las partículas de suelo a ponerse más en contacto con otras, mediante la expulsión del aire de los poros , lo que implica una reducción más o menos rápida de las vacíos, lo que produce en el suelo cambios de volumen de importancia, principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de compactación, siendo por lo tanto la condición de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado. La importancia de la compactación radica en tener un suelo apto para la construcción, compactamente homogéneo, firme, resistente y principalmente que cumpla con los parámetros de resistencia res istencia para las distintas cargas a las que este suelo sea sometido. Para esto es necesario aplicar al suelo a distintas técnicas de compactación, disminuir la presencia de vacíos, y darle las características aptas para la construcción. El presente informe corresponde a una exposición de los métodos y procedimientos para la obtención de parámetros índices de calidad de suelos usados como subrasante; estos parámetros son: el Óptimo contenido de humedad (OCH), la “Densidad seca Máxima”.

ING. Marco Wilder Hoyos Saucedo

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II.

OBJETIVOS 

Objetivo General 







Conocer la funcionalidad y uso adecuado de las herramientas a utilizar en este informe. Llevar el estudio de la compactación de suelos a través de los métodos proctor modificado y estándar. Familiarizar al estudiante con el estudio del suelo donde se pretende cimentar la obra, para lo cual se realiza trabajos de exploración in situ, analizando las muestras de suelos, obteniendo resultados y conclusiones de los ensayos de campo y laboratorio; con el fin de establecer un mejor criterio del comportamiento mecánico del suelo de fundación.

Objetivos Específicos Desarrollar el método proctor estándar y proctor modificado para determinar la relación de contenido de humedad y el peso unitario seco compactado con una energía de compactación determinada. Determinar el contenido de humedad para el cual el suelo alcanza su máxima densidad seca a determinada dete rminada energía especifica de compactación (Ec). Determinar el grado de compactación para una obra de ingeniería. Verificar la curva de compactación dada por cada uno de los métodos ensayados.





 


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III.

MARCO TEORICO

1. COMPACTACIÓN

La compactación en un suelo permite eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades mediante la aplicación de un esfuerzo. Esta técnica se aplica a rellenos artificiales, como terraplenes para caminos o ferrocarriles, bases o sub-bases para pavimentos, presas de tierra, etc. Se define como el mejoramiento artificial del suelo, de sus propiedades mecánicas por medios mecánicos. Se diferencia de la consolidación en que, el peso específico del material crece poco a poco, bajo la acción natural de sobrecargas impuestas que involucra principalmente la disminución de volumen. a) Factores que determinan la compactación, como por ejemplo: 

Naturaleza del suelo.



Método de compactación.



Energía específica.



El sentido en que se recorra la escala de humedades al efectuar la compactación.



Contenido original de agua del subsuelo.



Temperatura

b) Proceso de compactación en campo La compactación se define como un proceso mecánico mediante el cual se logra la densificación del suelo al reducirse los espacios vacíos por la expulsión de parte del aire contenido en ellos a través de la aplicación de una determinada carga. No todo el aire puede ser expulsado durante este proceso por lo que el suelo se considera parcialmente saturado. Los fundamentos de la compactación no están perfectamente explicados, sin embargo, se reconoce que el agua juega un papel importante, especialmente en suelos finos. Es así como existe un contenido de humedad óptima (OCH) para suelos finos, para el cual el proceso de compactación dará un peso máximo de suelo por unidad de volumen, es


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decir, un peso específico seco máximo. Para bajos contenidos de humedad, el agua está en forma capilar produciendo compresiones entre las partículas constituyentes del suelo, lo cual tiende a la formación de grumos difícilmente desintegrables que dificultan la compactación. c) Consecuencias de la compactación 

Ventajas de la compactación    





Aumenta la capacidad de soporte del suelo. Reduce los asentamientos del terreno. Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la penetración de 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 y contracción en verano. Impide los daños de las heladas, puesto que el agua se expande y aumenta de volumen al congelarse, haciendo que pavimentos se hinchen y losas y estructuras se agrieten.

Desventajas de la compactación  Aumenta el potencial de hinchamiento (con la humedad) en suelos finos y potencial de expansión por las heladas.  Aumenta el potencial de expansión por heladas.

2. PRUEBAS DE COMPACTACIÓN Existen en la actualidad métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. El primer método que utiliza la técnica empleada actualmente fue ideado por R.R. Proctor, esta prueba es conocida como prueba Proctor estándar. En la actualidad el método más empleado es la prueba Proctor modificado, en la que se aplica mayor energía de compactación que en la estándar, además que esta prueba está más acorde a los requerimientos modernos (normas técnicas). La energía de compactación en el ensayo se define como: ∗ ∗ ∗ℎ  =




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Donde:      

Ec: energía de compactación, depende del tipo de ensayo N: N° de golpes por capa n: N° de capas W: peso del pistón h: altura de caída del pistón V: volumen del suelo compactado

3. Métodos de compactación en el laboratorio a) Proctor estándar La prueba consiste en compactar el suelo a emplear en tres capas dentro de un molde de forma y dimensiones normalizadas, por medio de 25 golpes en cada una de ellas con un pisón de 2,5 Kg de peso, que se deja caer libremente desde una altura de 30,5 cm. b) Proctor modificado Este ensayo modificó el Estándar aumentando el número de capas de 3a 5; el número de golpes en cada una de ellas se llevó de 25 a 55; el peso del pisón se elevó a 4,5Kg y la altura de caída a 45,7 cm.

IV.

PROCEDIMIENTO ENSAYO N° 1: PRUEBA PROCTOR ESTANDAR

1. Referencia Norma: ASTM D1557, AASHTO T180, MTC0115 – 1999 Especificaciones para el ensayo Proctor Estándar (basadas en la norma 698-91 de la ASTM) 2. Equipo  Molde cilíndrico metálico de 4” de diámetro, 4.59” de altura . 

Extensión del molde, desmontable de igual diámetro y 2” de altura



Probeta graduada de 500 cm3.



Pistón de 10lb de peso con 18 pulg de caída libre.



Balanza de 0.1gr de precisión.



Horno de secado.



Regla recta de metal.


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Tamiz ¾´´



Bandeja, taras, cucharas, espátula.

3. Muestra:    

Suelo seleccionado: que pase por el tamiz ¾´´. No secar al horno. Mínimo de muestra 30 Kg. El suelo a utilizar puede ser material de cerro o afirmado.

4. Procedimiento. a. Seleccionamos la muestra que pasa por el tamiz ¾´´.

b. Pesar y medir el molde vacío conjuntamente con las taras que se utilizaran.


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c. Se coloca el molde en su base y la extensión o collarín ajustándolo con los tornillos laterales, en el fondo del molde colocar el papel filtro.

d. La muestra se divide en 5 partes las cuales se reparten manualmente.


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e. A cada una de estas fracciones se le coloca una determinada cantidad de agua sugerida por el docente. Porcentaje 1.5% 3% 4.5% 6% 7.5%

f.

Cantidad (ml) 90 180 270 360 450

Con la mezcla uniforme obtenida lo dividimos en 5 capas, la colocamos en el molde para proceder a la compactación.


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g. Aplicamos 56 golpes a la muestra, los golpes deben de ser aplicados en toda el área, girando el pistón adecuadamente. Repetimos esta acción para cada una de las 5 capas que se ubicarán en el molde.

h. La última capa se ubica con parte en el collarín con el objetivo de enrasar el molde.


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i.

Se retira la base y registramos el peso del suelo más molde.


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j.

V.

Para el contenido de humedad, procedemos a retirar muestra de la parte superior como inferior del molde. Registramos los pesos necesarios llevamos la muestra al horno.

CALCULOS CAPAS

5

5

5

5

5

N° golpes

56

56

56

56

56

Wmh+molde

7068.37

7161.69

7337.06

7491.92

7492.92

Wmolde

2586

2587

2588

2589

2590

Wmh

4482.37

4574.69

4749.06

4902.9

4902.9

h(altura)

11.35

11.35

11.35

11.35

11.35

Diametro

15.17

15.17

15.17

15.17

15.17

volumen

2051.43

2051.43

2051.43

2051.43

2051.43

Dmh

2.19

2.23

2.315

2.39

2.39

taras

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Wmh+t

210.2

305.6

256

338

326

292

312

204

240

298

Wtara

71.4

64.3

64

72.6

71.2

35.3

39

36.1

37.9

40.8

Wmh

138.8

241.3

192

265.4

254.8

256.7

273

167.9

202.1

257.2

Wms+t

207.4

298.54

249.82

329.7

315.4

279.5

296.87

192.59

228.86

274.56

Wagua

2.8

7.06

6.18

8.3

10.6

12.5

15.13

11.41

11.14

23.44

Wms

136

234.24

185.82

257.1

244.2

244.2

257.87

156.49

190.96

233.76

W%

2.06

3.01

3.33

3.23

4.34

5.12

5.87

7.29

5.83

10.03

W% prom

2.536

3.277

4.730

6.579

7.931

DmS

2.13

2.16

2.21

2.24

2.21


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GRAFICA DE CURVA DE COMPACTACIO


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VI.

CONCLUCIONES 

La importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumenten su peso específico secos, disminuyendo sus vacíos.

 Algunas veces se hace necesario compactar el suelo natural, como en el

caso de cimentaciones sobre arenas sueltas. No es necesario utilizar gran cantidad de agua para la compactación de suelo en estudio, Las condiciones climáticas afectan la humedad del suelo.

 La eficiencia de cualquier equipo de compactación depende de varios factores y para poder analizar la influencia particular de cada uno, se requiere disponer de procedimientos estandarizados que reprodu zcan en el laboratorio la compactación que se puede lograr en el campo con el equipo disponible.

 Con el adecuado necesario que se tuvo al momento de rea lizar el ensayo se logró obtener el grafico correcto de curva de compactación. VII.

RECOMENDACIONES 

Tener una mejoría en los equipos a utilizar en el ensayo, tales así como la balanza, las taras, los accesorios de ajuste del molde, etc.



No dividir las 5 capas de forma manual sino con la ayuda de una balanza y así poder repartir uniformemente las mismas.



Contar con la ayuda permanente de un técnico de laboratorio.



Tener un material completamente seco antes de realizar el ensayo.


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VIII.

BIBLIOGRAFIA 

George B. Sowers y George F. Sowers. Introducción a la Mecánica de los Suelos y Cimentación.



Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos. Tomo I. Fundamentos en la Mecánica de Suelos.



T. William Lambe y Robert V. Whitman. Mecánica de Suelos.



Karl Terzagui y Ralph B. Peck. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica.



Alfonso Rico Rodríguez y Hermilo del Castillo Mejía (1992) Documento Técnico No. 7 Sanfandila, Qro,



CRESPO, C (1987). Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Editorial Limusa. México.



WLLHEN, P (1978) Copias de Laboratorio de Mecánica de Suelos.



TERZAGHI, K, PECK, R. (1986). Mecánica de Suelos. Editorial El Ateneo, Buenos Aires.


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IX.

ANEXO

Fig. 01 - Suelo no compactado

Fig. 02 - Suelo compactado causas naturales

Fig. 03 - Molde cilíndrico metálico de 4” de diámetro, 4.59” de altura


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Fig. 04 - Probeta graduada de 500 cm 3.

Fig. 05 - Balanza de 0.1gr de precisión.

Fig. 06 – Extensión del molde, desmontable de igual diámetro y 2” de altura


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Fig. 07 – Pistón de 10lb de peso con 18 pulg de caída libre.

Fig. 08 – Horno de secado.


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Fig. 09 – Enrrasador recto de metal.

Fig. 10 – Tamiz ¾´´

Fig. 11 – Bandeja, taras, cucharas, espátula.


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Fig. 12 – Muestra seca de suelo, al aire (20 a 30 Kg.)


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