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MECNICA DE SUELOS Y ROCASCOMPACTACION DE SIELOS

FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILGENERALIDADESLa necesidad de compactar apareci no hace muchos aos debido a la urgencia de utilizar las obras inmediatamente, sin tiempo para que los agentes atmosfricos produzcan los asientos definitivos.

Por lo tanto, los sistemas de compactacin se han ido desarrollando paralelamente a la mecanizacin de las obras, ya que la aplicacin de la energa necesaria exige una mquina adecuada en potencia y movilidad, para cada caso.

GENERALIDADES Qu es Compactacin?Proceso de aplicacin de energa mecnica al suelo para disminuir su volumen por reduccin de relacin de vacos debido a eliminacin del aire de los poros. La eliminacin de estos espacios vacos garantiza el aumento de la densidad del suelo y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. lo cual se traduce en un mejoramiento de sus propiedades ingenieriles.

GENERALIDADESOBEJTIVOS DE LA COMPACTACIONPor la Compactacin:

Lograr el ordenamiento y acercamiento entre las partculas de dicho suelo con la consiguiente expulsin del aire y agua, eventual de saturacin de los poros.

Mejorar propiedades mecnicas de los suelos.

Generar a partir de un suelo un material con propiedades mecnicas apropiadas.

GENERALIDADESPor el Suelo Compactado:

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

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

No debe ni retraerse ni expandirse excesivamente.

Debe conservar siempre su resistencia e incompresibilidad.

Debe tener la permeabilidad apropiada o las caractersticas de drenaje para su funcin. GENERALIDADESCul es la Importancia de la Compactacin? La importancia de la compactacin de suelos estriba en el aumento de la resistencia y disminucin de la capacidad de deformacin que se obtiene al someter el suelo a tcnicas convenientes, que aumentan el peso especfico seco, disminuyendo sus vacos.

GENERALIDADES Dnde se aplica mayormente la Compactacin? Por lo general, las tcnicas de compactacin se aplican a rellenos artificiales tales como cortinas de presas de tierra, diques, terraplenes para caminos y ferrocarriles, bordes de defensas, muelles, pavimentos, etc.GENERALIDADES De que depende los mtodos empleados para la Compactacin? Los mtodos empleados para la compactacin de suelos dependen del tipo de materiales con que se trabaje en cada caso; en los materiales puramente friccionantes como la arena, los mtodos vibratorios son los ms eficientes, en tanto que en suelos plsticos el procedimiento de carga esttica resulta el mas ventajoso. En la prctica, estas caractersticas se reflejan en el equipo disponible para el trabajo, tales como: plataformas vibratorias, rodillos lisos, neumticos o patas de cabra.TIPOS DE SUELOS Suelos Cohesivos: Son suelos arcillosos y limosos o sea material de grano muy fino, y la compactacin se produce por la reorientacin y por la distorsin de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesin por las fuerzas entre las partculas. TIPOS DE SUELOSSuelos 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 compactacin ms adecuado resulta el de la vibracin, pero debe tenerse en cuenta, como ya se sabe, que el comportamiento de los suelos gruesos depende mucho de la granulometra. Se requiere una fuerza moderada aplicada en una amplia rea, o choque y vibracin. La compactacin eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones ms altas para los suelos secos que para los hmedos, pero el tamao del rea cargada no es crtico. La eficiencia se mejora aumentando la presin durante la compactacin a medida que el peso especifico y la resistencia aumenta.

TIPOS DE SUELOSSuelos Mixtos: En la naturaleza la mayora de los suelos estn compuestos por una ntima mezcla de partculas de muchsimos tamaos.

BENEFICIOS DE COMPACTACIONAumenta la capacidad para soportar cargasLos vacos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partculas, el suelo puede soportar cargas mayores debidas a que las partculas mismas que soportan mejor.

BENEFICIOS DE COMPACTACIONImpide el hundimiento del sueloSi 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). Donde el hundimiento es mas profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

BENEFICIOS DE COMPACTACIONReduce el escurrimiento del agua:Un suelo compactado reduce la penetracin de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

BENEFICIOS DE COMPACTACIONReduce el esponjamiento y la contraccin del suelo.Si hay vacos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacos. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estacin de lluvias y la contraccin del mismo durante la estacin seca.

BENEFICIOS DE COMPACTACIONImpide los daos de las heladasEl agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta accin a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactacin reduce estas cavidades de agua en el suelo.

DESVENTAJAS DE COMPACTACIONLa compactacin muy intensa produce un material muy susceptible al agrietamiento.

Aumenta el potencial de hinchamiento (con la humedad) en suelos finos y el potencial de expansin por las heladas.

FACTORES IMPORTANTES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE COMPACTACIONLas caractersticas fsicas del suelo.

Resistencia.Compresibilidad.Relacin Esfuerzo-Deformacin.Permeabilidad.Flexibilidad.Resistencia a la erosin.

FACTORES IMPORTANTES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE COMPACTACIONOtros factores que afectan el proceso de compactacin y que en determinado momento pueden ser importantes, son:

La temperatura.El contenido natural de agua del suelo.La Re-compactacin.Mtodo de compactacin.Sentido que recorre la escala de humedades.Nmero y espesor de capas.Nmero de pasadas.

ELECCCION DEL METODO DE COMPACTACIONTipo de Suelo.Variaciones de suelo dentro de la Obra.Tamao e importancia de la obra a ejecutar.Especificaciones de compactacin del proyecto: Densidad, humedad optima, Tamao del sitio, N de pasadas.Tiempo disponible para ejecutar el trabajo.Equipos que ya se posea antes de comenzar los trabajos.Economa.Importancia de la Obra.

COMTROL DE COMPACTACIONGrado de compactacinEs el ms empleado en nuestro medio para controlar la compactacin del suelo y consiste en relacionar el peso unitario seco del suelo compactado en obra, con el mximo peso unitario seco obtenido en el laboratorio empleando el mismo material.

CONTROL DE COMPACTACIONEnerga de CompactacinEs aquella energa que se entrega al suelo por unidad de volumen durante el proceso de compactacin. Cuando esta se hace por impacto, la expresin mediante la cual se la obtiene es la siguiente:Ec = Energa de compactacin W = Peso del martillo de compactacin h = Altura de cada del martillo de compactacin N = Nmero de golpes que se aplica a cada una de las capas. V = Volumen del molde de compactacin n = Nmero de capas dentro del molde de compactacin. CURVA DE COMPACTACIONCuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de humedad y siendo cualquiera el mtodo empleado, se relaciona las densidades con los porcentajes de humedad, lo que da como resultado un curva.Las curvas nos indican un mximo absoluto para el valor de la densidad (MDS) y la humedad correspondiente a este punto (OCH).Cada suelo tiene su propia curva de compactacin, que es caracterstica del material y distinta de otros suelos.A la parte de curva situada en el lado izquierdo se le conoce con el nombre de rama seca y al de la derecha como rama hmeda.

SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos factores que lo influyen. Con la compactacin se causa la alteracin del suelo.

Hay suelos con una tendencia ms o menos acentuada a la compactacin, en funcin de la composicin, estructura y contenido de humedad.Suelos cohesivos y no cohesivos.

Una caracterstica que hace muy distintivos a diferentes tipos de suelos es la cohesin. Debido a ella los suelos se clasifican en "cohesivos" y " no cohesivos".

SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOSSuelos No CohesivosEn un suelo no cohesivo la compactacin ocurre mayormente por la reorientacin de los granos para formar una estructura ms densa. La presin esttica no es muy efectiva en este proceso porque los granos se acuan unos contra otros y resisten el movimiento.

SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOSEn los suelos cohesivos la compactacin se produce por la reorientacin y por la distorsin de los granos y sus capas absorbidas. Esto se logra por una fuerza que sea lo suficientemente grande para vencer la resistencia de cohesin por las fuerzas entre las partculas. La compactacin eficiente en los suelos cohesivos requiere presiones ms altas para los suelos secos que para los hmedos, pero el tamao del rea cargada no es crtico.

PRUEBAS DEL SUELO COMPACTADOPROCTOR MODIFICADO Y PROCTOR ESTANDARLos objetivos de la prueba Prctor son dos:Medir e indicar la densidad obtenible de un suelo dado por norma.Determinar el efecto de la humedad.Para suelos granulares se aplica el concepto de Densidad Relativa, el que relaciona la compacidad en estado natural con las densidades mximas y mnimas.Los mtodos de laboratorio usado es de vibracin.

Las humedades necesarias para obtener estas densidades mximas son las de seca al aire y de saturacin.

PROCTOR MODIFICADO Y PROCTOR ESTANDARESTADO DEL SUELODRMUY SUELTO0-15SUELTO15-35MEDIO35-65DENSO65-85MUY DENSO85-100METODO DEL CONO DE ARENAMtodo en el cual se excava una zanja de 15 cm de dimetro por 15 cm de profundidad en el suelo compactado. En la cual se pesa el suelo extrado. A este se lo seca y se lo vuelve a pesar, obteniendo el % de humedad. Un cono de granos de arena uniformes se coloca sobre el agujero y este se llena con arena.

METODO DEL CONO DE ARENASe divide el peso seco extrado por el volumen de arena que se requiere para llenar la zanja y se obtiene la densidad del suelo compactado en kg / m3. La densidad obtenida se compara con la densidad mxima Prctor, obteniendo la densidad Prctor Relativa.

METODO DEL DENSIMETRO NUCLEAROpera con el principio de que los suelos densos absorben ms radiacin que los suelos sueltos.El densmetro se coloca sobre el suelo a probar y se conecta para que funcione.Los rayos Gamma de una fuente radiactiva penetran en el suelo y. segn sea el nmero de zanjas que existan, un nmero de ayos se reflejan y vuelven a la superficie.METODO DEL DENSIMETRO NUCLEAREsta densidad se compara con la mxima Prctor y se obtiene la densidad relativa Prctor.

COMPACTACION EN CAMPOCOMPACTACION POR AMASADOLos equipos por amasado estn constituidos bsicamente por el rodillo pata de cabra, el cual se caracteriza por:

La compactacin se realiza de abajo hacia arriba, originando una mayor presin en el lecho inferior.

Se recomienda compactar en capas de 0.30m de espesor, utilizando una penetracin del vstago del 20% al 50% de su longitud de acuerdo a la plasticidad del suelo.Se recomienda un nmero mnimo de 24 pasadas.

Son apropiados para suelo finos (cohesivos)

COMPACTACION POR PRESIONLos equipos por presin estn constituidos por los rodillos lisos y neumticos, presentando las siguientes caractersticas:

Rodillos Lisos En un rodillo liso la compactacin se realiza de arriba hacia abajo disminuyendo con la profundidad de la capa. Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.Se recomienda un nmero de 8 pasadas.Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos limpios as como para el acabado de la superficie superior de las capas compactadas y en los concretos asflticos.

COMPACTACION POR PRESIONRodillos Neumticos

Las caractersticas de los equipos neumticos que influyen en la compactacin son: la presin del aire en los neumticos y el rea de contacto entre el neumtico y el terreno.Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.Se recomienda un nmero de pasadas de 16.Son aplicables principalmente a los suelos arenosos con finos poco plsticos, tratamientos superficiales, etc.

COMPACTACION POR IMPACTOLos equipos por impacto estn constituidos por los pisones.

Son utilizados en reas pequeas.Se recomienda un nmero de pasadas de 4.Son utilizados en los suelos plsticos o suelos granulares de granulometra apropiada.

PISON VIBRATORIOPISON DE MANOCOMPACTACION POR VIBRACIONLos equipos por vibracin estn representados por los rodillos vibrantes, los cuales presentan las siguientes caractersticas:

Producen una disminucin o casi suprimen el rozamiento entre los granos, teniendo una accin notable en la profundidad mas no as en la superficie.Se pueden compactar capas hasta de 60cm en el caso de GP y GW con resultados positivos.Se recomienda compactar en capas de hasta 20cm Se recomienda un numero de pasadas mnimo de 8Son recomendables para los suelos granulares y a las gravas con pocos finos plsticos ( en un orden de 10%) as como en la compactacin de firmes modernos (gran angularidad) y arenas de granulometra cortada.

COMPACTACION POR METODOS MIXTOSLos equipos mixtos estn representados por los rodillos lisos vibratorios.

Rodillos lisos: Se utilizan en gravas y arenas mecnicamente estables.Rodillos neumticos: Se usa en arenas uniformes y suelos cohesivos, humedad cercana a lmite plstico.Rodillos pata de cabra: Suelos finos, humedad entre 7 a 20 % por debajo del lmite plsticoRodillo vibratorio: Se utiliza especialmente en suelos granularesCOMPACTACION POR METODOS MIXTO

CLASIFICACION DEL COMPORTAMIENTO DEL EQUIPOSeleccin del tipo de maquina en funcin del tipo de suelo segn AASHTO 1974EN CONCLUSION

Para obtener un Grado de Compactacin adecuado se tiene que seguir la siguiente secuencia:GRACIAS