Compactación De Suelos: Ing. Sheyla Cornejo Rodríguez

COMPACTACIÓN DE SUELOS

Ing. Sheyla Cornejo Rodríguez

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TIPOS DE SUELOS 

Suelos Cohesiv Cohesivos: os: son suelos arcillosos y limosos o sea material de grano muy fino, y la compactación se produce por la reorientación y por la distorsión de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesión por las fuerzas entre las partículas. par tículas.

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Suelos No Cohesivos: (granular)son suelos compuestos de rocas, piedras. gravas. y arenas, o sea suelos de granos gruesos. En el caso de suelos granulares el proceso de compactación más adecuado resulta el de la vibración, pero debe tenerse en cuenta, como ya se sabe, que el comportamiento de los suelos gruesos depende mucho de la granulometría. La compactación eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones mas altas para los suelos secos que para los húmedos.

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Suelos Mixtos: en la naturaleza la mayoría de los suelos están compuestos por una intima mezcla de partículas de diferentes tamaños.

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ANTECEDENTES HISTÓRICOS Desde tiempos pre-históricos los constructores han reconocido el valor de la compactación del suelo para producir masas fuertes, libres de asentamiento y resistentes al agua. Por más de 2000 años la tierra ha sido aprisionada con maderos pesados, por las pisadas del ganado o compactada por cilindros o rodillos, pero el costo de este trabajo bruto era mayor, en muchos casos, que el valor de la compactación. Por otro lado, si la tierra se descarga meramente en el lugar, y no se compacta, frecuentemente falla por efecto de las cargas y continúa asentándose por décadas.

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COMPACTACIÓN DEL SUELO El suelo posee equilibrio entre los diversos factores que lo influyen.

física Un cambio de este equilibrio provoca una alteración

química biológica

Siendo la compactación la principal causa. áreas con fuerte tránsito de vehículos y personas

2 situaciones de riesgo áreas cercanas a lugares en construcción

¿Qué es compactación? Es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar mas en contacto las unas con las otras, mediante una reducción del índice de vacíos, empleando medios mecánicos, lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.

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OBJETIVOS AL COMPACTAR 

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No debe asentarse o deformarse tanto, por efecto de la carga, que se dañe el suelo o la estructura que soporta.

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No debe ni retraerse ni expandirse excesivamente

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Debe conservar siempre su resistencia e incompresibilidad

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Debe tener suficiente resistencia para soportar con seguridad su propio peso y el de la estructura o las cargas de las ruedas.

Debe tener la permeabilidad apropiada o las características de drenaje para su función.

BENEFICIOS AL COMPACTAR 

Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores.

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Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). por lo que se producen grietas o un derrumbe total. 7

Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua.

Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.

Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

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COMPACTACIÓN DE SUELOS 

El proceso de compactación implica una rápida reducción de los vacíos, lo que trae como consecuencia una reducción en el volumen de la muestra del suelo

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El concepto de grado de compactación es el más empleado en nuestro medio para controlar la compactación de suelo y consiste en relacionar el peso unitario seco del suelo compactado en obra, con el máximo peso unitario seco obtenido en el laboratorio empleando el mismo material.

¿Cuál es la Importancia de la Compactación? La importancia de la compactación de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminución de la capacidad de deformación que se obtiene al someter el suelo a técnicas convenientes, que aumentan el peso específico seco, disminuyendo sus vacíos.

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 Mayor resistencia del terreno   Mayor rigidez   Mayor estabilidad volumétrica   Menor permeabilidad

¿Dónde se aplica mayormente la Compactación? Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como: cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.

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Sub-bases de caminos, pistas, playas de acopio  –  Rellenos, terraplenes, pedraplenes –  Presas

¿De que depende los métodos empleados para la Compactación? Dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes  como la arena, los métodos vibratorios son los más eficientes, en tanto que en suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulta el mas ventajoso. En la práctica, estas características se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como:

plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumáticos o patas de cabra. 12

FUNDAMENTOS Los fundamentos de la compactación no están perfectamente explicados, sin embargo, se reconoce que el agua juega un papel importante, especialmente en suelos finos. 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.

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FUNDAMENTOS La eficiencia de cualquier equipo de compactación  depende de varios factores Pero entre todos los factores que influyen en la compactación, podría decirse que dos son los más importantes: el contenido de agua del suelo, antes de iniciarse el proceso de compactación y la energía específica, empleada en dicho proceso. Por energía específica se entiende la energía de compactación suministrada al suelo por unidad de volumen. 14

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COMPACTACIÓN

FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE COMPACTACIÓN NATURALEZA DEL SUELO:

El proceso y equipo de compactación a emplear, así como la máxima densidad seca que pueda alcanzarse con un suelo tanto en el laboratorio como en obra, será bien diferente si el suelo a tratar es fino o grueso.

EL MÉTODO DE COMPACTACIÓN:

Los métodos de laboratorios empleados para estudiar la compactación de suelos son de cuatro tipos: 1.- Compactación por presión estática. 2.- Compactación por impacto. 3.- Compactación por vibración. 4.- Compactación por amasado

La finalidad de estos ensayos es correlacionar de algún modo los resultados que se obtiene, con la compactación que en el campo producen los diversos equipos

MÉTODOS PARA COMPACTAR EL SUELO 1.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.

2.COMPACTACIÓN POR IMPACTO La compactación es producida por una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad.

3. COMPACTACIÓN POR VIBRACIÓN: 

La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia.

4. COMPACTACIÓN POR AMASADO Producen

este tipo de compactación aquellos equipos que concentran todo su peso sobre la pequeña superficie de un conjunto de patas de forma variada, ejerciendo elevadas presiones en los puntos en que dichas patas penetran en el suelo.

El rodillo llamado pata de cabra es el dispositivo de campo más popular que produce este tipo de compactación.

COMPACTACIÓN DEL SUELO Elección del Método de compactación 

SUELOS GRANULARES :

Se compactan 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 ( comp. dinámica ) 

SUELOS COHESIVOS :

Se compactan 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 vacíos 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  Circulación adecuada del equipo de transporte 20

LA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN:

Es aquella energía que se entrega al suelo por unidad de volumen durante el proceso de compactación. Cuando esta se hace por impacto, la expresión mediante la cual se la obtiene es la siguiente: EC: energía de compactación W: peso del martillo de compactación h:

altura

de

caída

de

martillo

de

compactación. N: número de golpes que se aplica a cada capa de suelos o relleno. V:volumen del molde de compactación.

COMPACTACIÓN Y SUS EFECTOS AUMENTO ROZAMIENTO INTERNO DE PARTICULAS

EFECTOS

DISMINUCION DE HUECOS

IMPERMEABILIZACION

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DETERMINACION DE LA CURVA DE COMPACTACION

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DETERMINACION DE LA CURVA DE COMPACTACION

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INFLUENCIA DEL TIPO DE SUELO

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INFLUENCIA DEL TIPO DE SUELO SUELOS COHESIVOS

SUELOS GRANULARES

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INFLUENCIA DEL TIPO DE SUELO

Cada suelo reacciona de diferente manera con respecto a la densidad máxima y la humedad optima, por lo tanto, cada suelo tendrá su propia y única curva de control.

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INFLUENCIA DE ENERGIA DE COMPACTACION

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USO DE R ODI LL OS SE GÚN SUCS EQUIPO

Arenas Limos y Arc. y Limos Arc. Limosas ML CL SC SM OL

Gravas

Arenas

GW GP GM GC

SW SP

RODILLO LISO

Bueno

Excelente

Bueno

RODILLO NEUMÁTICO

Bueno

Excelente

Bueno

RODILLO PATA DE CABRA PISON IMPACTO

RODILLO VIBRATORIO Excelente

MH CH OH

Deficiente Inadecuado Bueno

Inadecuado Inadecuado Deficiente Excelente Excelente

Arcillas Puras

Deficiente Excelente

Excelente Deficiente Inadecuado Inadecuado Excelente

Bueno

Inadecuado Inadecuado

ENSAYO PROCTOR Los objetivos de la prueba proctor son dos:  Medir e indicar la densidad obtenible de un suelo dado por norma.  Determinar el defecto de la humedad

COMPACTACIÓN DE SUELOS EN EL LABORATORIO Las densidades de laboratorio deben fijarse tomando como base el método de ensayo AASHTO T 180 (Compactación con proctor modificado)

En el laboratorio se realizan ensayos de compactación con los materiales que van han emplearse en la construcción, determinando la máxima densidad que puede obtenerse prácticamente

Con cierta humedad, el suelo llega a su densidad máxima cuando se aplica una cantidad especifica de energía. La densidad máxima que se obtiene bajo estas condiciones se llama Densidad Proctor 100%. El valor de la humedad en el punto de densidad máxima se llama humedad optima. El valor Proctor 100% se utiliza como base para medir el grado de compactación del suelo, por lo tanto es la medida estándar para la compactación.

Que vamos hacer

Proctor Modificado y Estándar

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La curva de saturación representa las densidades de un suelo en estado de saturación; es decir cuando el volumen de vacios Vv ha sido totalmente llenado por agua o sea cuando el volumen de vacios llenos de aire es cero; de ahí que se conozca también esta curva con el nombre de “Curva de Cero de Vacios de  Aire”

Pu=Peso unitario (g/cm3) ω= Contenido de humedad SG= Gravedad especifica de sólidos del material que pasa la malla Nº40.