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7/16/2019 DIAPO CURAV DE COMPACTACION _UNI.pdf

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Universidad Nacional de Ingeniera

FIC CISMID

Ing. Luis Chang ChangLaboratorio Geotcnico

Centro Peruano Japons de Investigaciones Ssmicas y Mitigacin de Desastres (CISMID)


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Indice1. Definiciones2. Proceso de Compactacin

3. Procedimientos de Compactacin4. Esfuerzos de Compactacin5. Ensayo de Compactacin y el Equipo6. La Energa de Compactacin7. Material para la Compactacin

8. Mtodo de Compactacin9. Como Dibujar la Parbola de OCH10. Como controlar la Compactacin11. Tipos de Curvas de Compactacin12. Mtodo de un Punto para obtener d(mx)

13. Comparacin Entre los 3 Mtodos14. Valores Aproximados de OCH

15.Efectos de la Compactacin del Suelo16. Aplicaciones de la Compactacin17. Equipo de Compactacin para el Campo


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1.Definiciones

Compactacinproceso de empaquetamiento de las partculas de suelomas cercanamente posible por medio mecnico aumentando la densidadseca.

OCHhumedad del suelo que produce una mxima densidad seca.

Mxima Densidad Seca usando una compactacin al OCH.

Compactacin Relativa porcentaje entre la densidad seca del suelo ysu mxima densidad seca.

Densidad seca Contenido de humedad relacin entre densidad seca yel contenido de humedad bajo un esfuerzo de compactacin.


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Porcentaje de vacos de aire volumen de vacos de aire expresado comoun porcentaje del volumen total del suelo.

Lnea de vacos de aire la lnea muestra la densidad seca contenido de

humedad relacin para un suelo conteniendo un porcentaje constante devacos de aire.

Lnea de saturacin Cero (lnea Cero de vacos de aire) la lnea muestrala Densidad seca Contenido de humedad para un suelo de cero de vacos

de aire.

2. Proceso de Compactacin

Las partculas slidas son empaquetadas lo mas cercanamente por mediosmecnicos aumentando la densidad seca. Se reduce la relacin de vacos.

Poca o no reduccin del contenido de agua. Los vacos no puedeneliminarse por compactacin, por control de ellos se reducen al mnimo.


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Fig 1. Representacin de la compactacin de los granos de suelo.


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- A bajo contenido de agua el grano de suelo es rodeado por una delgadapelcula de agua.

- El agua adicional permite juntar los granos mas fcilmente.

- El aire es desplazado y la densidad seca es incrementado.

- La adicin de agua permite expulsar el aire durante la compactacin.

- Los granos de suelo se muestran lo mas cercanos posibles hasta ciertopunto y de ah aumenta la cohesin..

- Cuando la cantidad de agua excede lo requerido, el exceso de agua empujalos granos de suelo hacia fuera y la densidad adquirida disminuye.

- A mayor contenido de humedad, el aire es desplazado por la compactaciny la densidad contina disminuyendo.


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Fig. 2. Principio de Compactacin.


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Fig. 3. Representacin del suelo con la relacin de vacos.


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3. Procedimiento de Compactacin

- Ver que el molde, laextensin collar y la base estn limpia, seca y

ensamblada al molde.- La muestra sera secada al aire para tamizarla fcilmente o secada alhorno a menos de 50 oC.

- Si la cantidad de muestra la es correcta, dividirla en tantos montonescomo capas necesarias para compactarlas.

- La altura de una capa es de aprx 4.5 cm., si son 3 capas sera 13 cm.- Colocar el molde sobre una base slida como el piso de concreto.- Escarificar y alisar ligeramente la superficie del suelo compactado conuna esptula o cuchillo para el buen contacto entre las capas.

- Siempre limpiar el martillo.

- No disturbar el suelo compactado en el molde.- Si resulta cavidades de extraer pequeas gravillas, la superficie serarellenado con material fino.

- Limpiar la superficie del molde antes de pesarlo.- La muestra requerida para el contenido de humedad depende del tamao

mximo de los granos.


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Fig. 4. Procedimiento de compactacin.


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Fig. 5. Relacionesentre la DensidadSeca y la Humedadde un suelo sujeto aun esfuerzo decompactacin.


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Fig. 6. Curvas Densidad Seca Humedad paravarios esfuerzos de compactacin.


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Fig. 7. Condicin mas econmica de compactacin.


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4. Esfuerzos de Compactacin

La energa aplicada durante la compactacin con un martillo que cae deuna altura es la siguiente:

Ec = (Wr. H. Nb. Nl) / V cm . Kg / cm3

Los ensayos tanto Proctor Estndar como Proctor Modificado debencumplir con una determinada energa de compactacin correspondiente a

cada una de ellas.

Donde:

Wr masa del martillo kg

H altura de cada del martillo cmNb nmero de golpes por capasNl nmero de capasV volumen del molde cm3


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5. Ensayo de Compactacin y el Equipo

Tabla 1. Especificaciones de los mtodos

4 in. 0.033

4 in. 0.033

6 in. 0.075

4 in. 0.033

4 in. 0.033

6 in. 0.075

Dimetroy

volumendel molde

No. 4

No. 4

5 25

5 25

5 56

10 lb 18 in.

10 lb 18 in.

10 lb 18 in.

56,250

56,250

56,000

T 180 (A)

(B)

(C)

PM D-1557+ ( A )

( B )

( C )

No. 4

No. 4

3 25

3 25

3 56

5.5 lb 12 in.

5.5 lb 12 in.

5.5 lb 12 in.

12375

12,375

12,320

T 99 (A)

(B)

(C)

PS D-698* ( A )

( B )

( C )

Lmites deltamao

superior departculas

Nmero decapas y golpes

por capa

Peso delmartillo yaltura de

cada

Energa

Ft-lbf/ft3

Designacin

AASHTO

Designacin

ASTM

* Ensayo de Compactacin Proctor Estndar

+ Ensayo de Compactacin Proctor Modificado


16/47Fig. 8. Equipo de Compactacin Proctor Estndar.


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Fig. 9. Equipo de Compactacin Proctor Modificado.


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Fig. 10. Equipo Estndar de

Compactacin Mecnico (ELEInternational / Soil ProductDivision Lake Bluff,Ill).


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6.La Energa de Compactacin

ASTM D 698 Proctor EstndarWr masa del martillo = 5.5 lbH altura de cada del martillo = 12 in = 1 ftNb nmero de golpes por capas = 25 E = 12,375 Lb.ft/ft3.

Nl nmero de capas = 3V volumen del molde cm3 = 1/30 ft3

Suelo a Utilizar:

Mtodo A Mtodo B Mtodo C

Porcin que pasa la malla No. 4. Porcin que pasa la malla 3/8. Porcin que pasa la malla .Se usa si 20%o menos por peso Se usa si el suelo retenido en la Se usa si mas de 20% por pesode material es retenido en la malla No. 4 es mas del 20%, y de material es retenido en la mallamalla No. 4. 20% o menos por peso es de 3/8, y menos de 30% por peso

retenido en la malla 3/8. es retenido en la malla de


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ASTM D 1557 Proctor Modificado

Wr masa del martillo = 10 lbH altura de cada del martillo = 18 in = 1.5 ftNb nmero de golpes por capas = 25 E = 56,250 Lb.ft/ft3.Nl nmero de capas = 5V volumen del molde cm3 = 1/30 ft3

Suelo a Utilizar:

Mtodo A Mtodo B Mtodo C

Porcin que pasa la malla No. 4. Porcin que pasa la malla 3/8. Porcin que pasa la malla .Se usa si 20%o menos por peso Se usa si el suelo retenido en la Se usa si mas de 20% por pesode material es retenido en la malla No. 4 es ms del 20%, y de material es retenido en la mallamalla No. 4. 20% o menos por peso es de 3/8, y menos de 30% por peso

retenido en la malla 3/8. es retenido en la malla de .


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7. Material para la Compactacin

El material para la compactacin puede ser de grano grueso

como fino de la clasificacin SUCS: GP, GW, GM, GC, SP, SW,SM, SC, CL, CH, ML, MH, OH y las combinaciones de estossuelos. Los mas recomendables son los suelos gruesos mezcladoscon suelos finos de baja plasticidad y los no recomendables son los

suelos orgnicos y turbas.

8. Mtodos de Compactacin

Los mtodos de compactacin a usar son los siguientes:

- Ensayo de Compactacin Proctor Estndar ASTM D 698.- Ensayo de Compactacin Proctor Modificado ASTM D 1557.


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9. Como Dibujar la Parbola de OCH

Fig. 11. Determinacin del valor ptimo por medio de la parbola.


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- Dibujar la lnea horizontal que pasa por A y la perpendicular que pasa por B y C.

- Dibujar la lnea DE que es // a la lnea AB. E es perpendicular a la lnea que pasapor C.

- H es el punto de interseccin de la lnea FG y la lnea base. La perpendicularBisector de la lnea AH es el eje de la parbola.

- J es el punto de interseccin de la lnea AB y el eje. Dibujar la lnea horizontalJK. K es perpendicular a la lnea que pasa por B.

- Dibujar la lnea KH. El punto mas alto O de la parbola, es el punto de interseccin

del eje y la lnea KH.

- Las coordenadas de O es la Mxima Densidad Seca d y el ptimo Contenido deHumedad Wopt .


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10. Como Controlar la Compactacin

La forma mas eficaz de controlar la compactacin es el hacer el uso de

otros ensayos como:

- Mtodo Cono de Arena (ASTM D 1556).

- Mtodo del Volmetro o del Globo de Hule (ASTM D 2167).

- Mtodo Nuclear (ASTM D 2922 y D 3017).


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11. Tipos de Curvas de Compactacin

- La forma tpica de curvas de compactacin para 5 tipos de suelos semuestran en la Fig. 12. Para fcil comparacin se ha referido para una mismagravedad especfica y una comn lnea cero de vacos.

- En general, los suelos arcillosos, las arenas bien gradadas y los sueloslimosos tienen un pico definido en la curva de compactacin. Los suelosuniformemente gradado, consistente de un rango limitado de tamaos departculas, la curva es mas aplanada y la condicin ptima no es fcil dedefinir.

- El doble pico es frecuentemente obtenido de arenas finas uniformementegradadas. Para estos materiales el contenido de humedad para una ptimacompactacin es menos crtica que para aquellos suelos que poseen una curvade compactacin mas empinada.


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Fig. 12. Curvasde compactacin

para algunossuelos tpicos.


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Fig. 13. Curvas tpicasde compactacin paracinco suelos diferentes(ASTM D 698).


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Fig. 14. Curvas decompactacin ProctorEstndar y Modificada

para un limo arcilloso(mtodo A).


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Fig. 15. Curvas de compactacin para varios tipos de suelos.

NP-Arena pobrementegradada

8

4067Arcilla dura7

226Loess limoso6

1536Arcilla limosa pobre5

928Arcilla limosaarenosa pobre

4

422Greda arenosa mediogradada

3

NP16Greda arenosa biengradada

2

NP16Arena margosa bien

gradada

1

Ip (%)Wl (%)DescripcinSueloNo.


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Fig. 16. Curva de Ensayo de Compactacin ProctorEstndar y Modificado para un suelo arcilloso glacial

cerca de Peoria, Illinois (USA).


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Fig. 17. Curva de compactacin para arena, limo y arcilla.


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12. Mtodo de un Punto para Obtenerd(mx)Lee y Suedkamp (1972), efectuaron 700 pruebas de compactacin en 35muestras de suelo en porciones de suelo que pasaron la malla No. 4

(mtodo A), los agruparon en 4 tipos de curvas dependiendo de laspropiedades del suelo.

Conociendo el valor de y el contenido de humedad w se entra a la Fig. 19,se aproxima entre que curvas est y luego se va a la Tabla 2.

Tipo III y IVMayor que 70

Tipo II y IIIMenor que 30

Tipo I30 a 70

Tipo de curva de

compactacin esperada

Lmite lquido del suelo


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Fig. 18. Varios tipos de curvas de compactacin.


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Fig. 19. Curva de compactacin Ohio(Lee y Suedkamp, 1972).

Tabla 2. Peso especfico secomximo y contenido de aguaptimo para las curvas decompactacin ( Johnson y

Salberg).


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Entre

(3) y 2)

Entre

(1) y (2)

5.7

6.5

6.3

7.8

1.0

--

9.82.0721.9601.784F

16.22.0021.8811.6192E

13.22.0861.9621.735D

11.12.1251.9691.772C

8.02.0452.0651.913B

7.21.9091.9061.780A

Diferencias en %MtodoEsttico deCalifornia

(3)

Mtodo AASHOEstndar T-80C

(2)

Mtodo AASHOStandar T-99 C

(1)Muestras

13. Comparacin entre los 3 Mtodos

Tabla 3. Valores de los 3 mtodos.

-Las densidades obtenidas por el mtodo AASHO Standard T-99 es 5 % menor que las alcanzadas por los otrosdos mtodos.

- Por el Mtodo Esttico (California) y el Mtodo AASHO Standard T-180 C dan valores similares.

- Sin embargo, se afirma que no existe una relacin definitiva entre estos mtodos, pues muchas veces lasdiferencias entre las densidades obtenidas entre el Standard y los otros es mayor del 5 %.

-Cuando se emplea el Mtodo Esttico de California se obtiene una densidad diferente y casi siempre mayor, ala alcanzada mediante el AASHO Standard T-180 C.

14 V l A i d d OCH


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Tabla 4. Rango aproximado de OCH vs. Tipo de suelo

13 - 21Arcilla

11 - 15Limo

8 - 12Mezcla de arena y limo6 - 10Arena

Valor probable ( % ) OCH

Ensayo Proctor Modificado

Tipo de suelo

14. Valores Aproximados de OCH.


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15. Efectos de la compactacin del suelo

Tabla 5. Mejoramiento del suelo

Menor probabilidad alcongelamiento.

Bajo susceptibilidad alcongelamiento.

Bajo tendencia a absorberagua.

Baja permeabilidad

Menor deformacin bajocarga repetida.

Alto valor de CBR.

Menor asentamiento bajocarga esttica.

Baja compresibilidad.Mayor estabilidadAlta resistencia al cortante.

Efectos sobre la masa

de relleno

Mejoramiento


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16. Aplicaciones de la Compactacin

Los suelos pueden ser usados como relleno para muchos propsitos:

1. Rellenar una excavacin o vacos adyacente a una estructura.

2. Servir de apoyo a una estructura.

3. Como sub - base para carreteras y ferrocarriles o aeropuertos.

4. Estructuras como terraplenes o presas de tierra.

La compactacin aumenta la densidad del suelo, mejora laspropiedades ingenieriles del suelo. Lo mas importante es elmejoramiento y los efectos resultantes sobre la masa de relleno.


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17. Equipo de Compactacin para el Campo

- Compactacin vibratorio (tipo plancha)- Rodillo liso vibratorio autopropulsado 7 23 ton.

- Rodillo liso vibratorio de tiro 70 210 HP- Rodillo neumtico autopropulsado 60 135 HP- Rodillo pata de cabra vibratorio autopropulsado 84 180 HP- Rodillo pata de cabra vibratorio de tiro 8 22 ton.- Rodillo tandem esttico autopropulsado 3 15 ton.

- Tractor de tiro 27 158 HP.- Rodillo de tres ruedas autopropulsado 58 HP. 3 15 ton.


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Fig. 20. Equipo de Compactacin Manual.


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Fig. 21. Diversos Equipos de Compactacin.


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Fig. 22. Rodillo liso, vibratorio, neumtico y pata de cabra.


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Fig. 23. Rodillo liso en plena accin.


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Fig. 24. Rodillo Pata de Cabra en Pasto Grande (Moquegua).


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Fig. 25. Rodillo Pata de Cabra con Cuchara.


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Fig. 26. Huellas de compactacin de un rodillo Pata de Cabra.

Bibliografa


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Bibliografa

- Bowles, Joseph E. (1981), Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera Civil. McGraw-Hill BookCompany

- Bowles, Joseph E. (1984), Physical and Geotechnical Properties of Soils. McGraw-Hill Book Company.

- Das, Braja M. (2001), Fundamentos de Ingeniera Geotcnica, Thomson Learning.

- Das, Braja M. (2001), Principios de Ingeniera de Cimentaciones, International Thomson Editores.

- Head, K. H. (1980), Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 1, 2. Pentech Press London: Plymouth.

- JICA TIATC (1988), Irrigation and Drainage Course, Soil Test

- Lambe, T. W. (1951), Soil Testing for Engineers, John Wiley and Son, New York.

- McCarthy, David F. (1988), Essentials of soil Mechanics and Foundations: Basic Geotechnics, Prentice Hall,Englewood Cliffs, New Jersey 07632.

- Universidad Nacional de Ingeniera FIC ( ), Laboratorio de Mecnica de Suelos.

- Valle Rodas, Ral (1982), Carreteras, Calles y Aeropistas, El Ateneo.

- Vivar Romero, Germn (1990-1991), Diseo y Construccin de Pavimentos, Ediciones CIP.

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