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Estabilizacin mecnica de suelos por compactacin UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA CIVIL

Pon los nombres ctmr

TEMA:Departamento Acadmico de Ingeniera GeotcnicaTRABAJO ESCALONADORESUMENEn el presente trabajo se desarrolla el tema de estabilizacin mecnica de suelos por compactacin, enfocado de una manera terica (definiciones) y tambin practica (mtodos, maquinarias a usar en campo, etc.) permitiendo as tener un conocimiento ms amplio. As tambin se desarrolla temas como las distintas aplicaciones de la compactacin de suelos en obras civiles.El suelo es un material de construccin :Usos : caminos, terraplenes, presas, etc. Requiere control de calidad Fcilmente disponible EconmicoConsecuencias de la ausencia de control de calidad: -Asentamientos : Movimiento vertical del suelo inferior debido al peso del relleno

-Subsidencia: Movimiento vertical dentro de un relleno debido a su propio pesoOBJETIVOSConocer los aspectos tericos de compactacin de suelos, y cmo influye en el mejoramiento de las propiedades de la masa de suelos la compactacin de los mismos.Conocer los diferentes mtodos que son usados para cada tipo de suelos y ver que equipos son utilizados en cada mtodo; asimismo tener conocimiento de las metodologas que son usadas para el control de la calidad de la compactacin.ESTABILIZACIN MECNICA DE SUELOS POR COMPACTACINTEORA DE LA COMPACTACINCompactacin proceso de empaquetamiento de las partculas de suelo ms cercanamente posible por medio mecnico aumentando la densidad seca.El ensayo de Proctor 1933 defini cuatro variables que afectan a la compactacin en suelos con cohesin:Peso unitario secoContenido de aguaTipo de sueloEnerga de Compactacin

Suelo en proceso de compactacin

(Kf/m3)De acuerdo al ensayo Prctor modificado y para cumplir con este requisito deben tenerse en consideracin los siguientes factores:a) Espesor de la capa de material suelto que se compacta. b) Presin ejercida por el rodillo o martillo pisn sobre el terreno.c) Nmero de pasadas del rodillo o golpes de pisn necesarios para obtener el grado de compactacin establecido.d) Humedad existente en el momento de realizar la operacin.

Comparacin de un suelo compactado y no compactadoVENTAJAS DE LA COMPACTACINLa compactacin permite el mejoramiento de las siguientes propiedades :-Aumenta la capacidad de soporte del suelo.-Reduce los asentamientos del terreno.-Reduce la permeabilidad del suelo, el escurrimiento y la penetracin del agua. El agua fluye y el drenaje puede regularse.

Sin compactarCompactado-Reduce el esponjamiento y la contraccin del suelo, ya que si hay vacos, el agua penetra y habr un esponjamiento en invierno y contraccin en verano.-Impide los daos 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 : Aumenta el hinchamiento Aumenta el potencial de expansin por heladasSin compactarCompactado

8 MTODOS Y MAQUINARIA PARA COMPACTACIN.La maquinaria a emplear se selecciona de acuerdo al mtodo de compactacin requerido de acuerdo a las condiciones del terreno. Entre los mtodos de compactacin se tienen:Compactacin por PresinCompactacin por AmasadoCompactacin por Vibracin Compactacin por Impacto

COMPACTACIN POR PRESINLa compactacin se logra utilizando una mquina pesada, cuyo peso comprime las partculas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio.

Por ejemplo : Rodillo Esttico o Rodillo Liso

La compactacin por este mtodo consiste en ejercer sobre la superficie del material una fuerza aplicada de forma continua que origina una compresin sobre el mismo en funcin del rea de contacto y como consecuencia de la presin resultante. Para lo cual se utiliza maquinaria pesada, con cuyo peso se comprime las partculas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio.MQUINAS QUE COMPACTAN POR PRESIN:APISONADORAS DE RODILLOS LISOS:En estas apisonadoras la caracterstica ms importante es la presin que ejercen sobre el terreno. Se considera un rea de contacto en funcin del dimetro de los rodillos, peso de la mquina y tipo de suelo a travs del cual se transmite la presin esttica.

Rodillo Liso AutopropulsadoCOMPACTACIN POR AMASADOLa compactacin se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en reas mas pequeas que los rodillos lisos.

Por ejemplo : Un rodillo Pata de Cabra

La compactacin se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en reas ms pequeas que los rodillos lisos. Producen este tipo de compactacin aquellos equipos que concentran todo su peso sobre la pequea 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 ms popular que produce este tipo de compactacin. Entre las ventajas del uso de esta mquina se tiene:El proceso de amasado mezcla el suelo con el agua en mejor forma que otros compactadores.Rompe los pedazos o grumos de suelo a roca blandaProduce muy buena unin entre capas.Y como desventajas:Deja la superficie muy rugosa y desigual susceptible a empoza miento del agua lluvia.Compacta capas ms delgadas que otros compactadores.La efectividad disminuye cuando los suelos poseen partculas grandes bloques o cantos.COMPACTACIN POR VIBRACINLa compactacin se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia .

Por ejemplo : Placa o rodillos vibratorios.

Rodillo vibratorio de tambor dobleRodillo vibratorio de tambor sencillo

PlacaLa compactacin por este mtodo se logra aplicando al suelo vibraciones de altas frecuencias produciendo un efecto de ordenacin en que los granos ms pequeos rellenan los vacos que quedan entre los mayores.MQUINAS QUE COMPACTAN POR VIBRACIN: Son mquinas que trabajan mediante una rpida sucesin de impactos contra la superficie del terreno, propagando hacia abajo trenes de ondas, de presin que producen en las partculas movimientos oscilatorios, eliminando la friccin interna de las mismas que se acoplan entre si fcilmente y alcanzan densidades elevadas. COMPACTADORES DE RODILLOS VIBRATORIOSSon rodillos vibrantes que se utilizan especialmente en terrenos pedregosos, en conglomerados granulares, en cantos rodados y en mezclas asflticas. De acuerdo al tipo de material se debe graduar la amplitud y frecuencia de vibracin. Pueden ser remolcados o autopropulsados:Rodillos vibratorios remolcados: Se usan preferentemente en lugares donde los autopropulsados tienen dificultades de traccin

COMPACTACIN POR IMPACTOLa compactacin es producida por una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad.

Por ejemplo : Un apisonador

La compactacin por impacto se basa nicamente segn el principio de que un cuerpo que choca contra una superficie, produce una onda de presin que se propaga hasta una mayor profundidad de accin que una presin esttica, comunicando a su vez a las partculas una energa oscilatoria que produce un movimiento de las mismasEn este mtodo se aplica al material que se quiere compactar una energa cintica originada por un determinado peso cayendo desde cierta altura. El impacto origina una onda de presin que expulsa el aire y el agua contenidos en la masa del material hacia los lados de la zona comprimida.La repeticin de los golpes en tan lenta que no llega a someter al terreno a vibraciones.MQUINAS QUE COMPACTAN POR IMPACTO: Se pueden distinguir dos tipos, de baja energa (antiguos pisones y modernos pisones a motor) y de alta energa (grandes pesos dejados caer por gras).

PROPIEDADES DE LOS SUELOS COMPACTADOSPeso unitarioSi se aplica una energa de compactacin y se vara el contenido de humedad de compactacin se obtienen diferentes valores de peso unitario seco.La variacin del peso unitario en funcin de la humedad de compactacin arroja una curva similar a una parbola.

Curva de compactacin

PermeabilidadLa permeabilidad de un suelo compactado vara con la relacin de vacos, el grado de saturacin y su estructura. Se puede correlacionar tambin con la humedad de compactacin. Las permeabilidades ms altas se obtienen cuando se compacta con humedades por debajo de la ptima. Al incrementar el contenido de agua la permeabilidad disminuye.Estabilidad volumtricaLos suelos arcillosos son propensos a sufrir cambios volumtricos. Al compactarlos con humedades inferiores a la ptima exhiben una mayor tendencia al hinchamiento dado por la mayor succin y tendencia a absorber agua.Conductividad elctricaLa conductividad elctrica depende fundamentalmente de la concentracin de sales, del volumen de vacos y del grado de saturacin y en menor grado del tamao de las partculas y temperatura.ResistenciaLos suelos compactados son suelos remoldeados que han perdido su estructura original y su cementacin, al menos a escala macro. La compactacin, como proceso mecnico, reduce los vacos de ese suelo remoldeado pero no restituye la estructura ni la cementacin perdida.En trminos de tensiones totales, el grado de saturacin de una muestra compactada ensayada con la humedad de compactacin influye en su resistencia.PRUEBAS DE SUELOCOMPACTACION EN EL CAMPOLa compactacin de campo de acuerdo a la forma de aplicacin de la carga puede clasificarse:Compactacin por Amasado:Los 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 recomiendo un nmero mnimo de 24 pasadas.Son apropiados para suelos finos (cohesivos).

Rodillo pata de cabraCompactacin por Presin:Los 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.

Rodillo lisoRodillo neumtico: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.

Compactacin por Impacto:Los 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.

Pisn de mano

Pisn vibratorio manualCompactacin por Vibracin:Los equipos por vibracin estn representadas 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 nmero de pasadas mnimo de 8.Son 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.

Rodillo vibrantePRUEBAS DE LABORATORIOLas pruebas de laboratorio de acuerdo al mtodo de compactacin pueden ser de los siguientes tipos:Pruebas dinmicas:Proctor Estndar y ModificadoImpacto CaliforniaBritnica EstndarE-10 del Vs BureauPruebas Estticas o PrecisinPorter SopPruebas por AmasadoMiniatura HarvardHveenPruebas por vibracinMesa VibratoriaPruebas EspecialesPruebas NuclearesAPLICACIONES DE LA COMPACTACIN DE SUELOSLa compactacin de suelos puede realizarse en la ejecucin de distintas obras con distintos propsitos como por ejemplo: Rellenar una excavacin.Servir de apoyo de una estructura.Como sub-base para carreteras, ferrocarriles o aeropuertos.Estructuras como terraplenes o presas de tierra.Como material de apoyo en el relleno de alcantarillas:El material para apoyo y para relleno de alcantarillas se especifica comnmente como material granular seleccionado o como suelo mineral seleccionado.

Se muestra una tubificacin por debajo de una alcantarilla instalada incorrectamente, esto se puede deber a un mal compactado del material o a un mal tipo de material usado(arena fina o limos)

Relleno y compactacin de una alcantarilla (Fuente: Gua de Campo para las Mejores Prcticas de Gestin de Caminos Rurales)

Proteccin de entrada y salida de una alcantarilla (Fuente: Gua de Campo para las Mejores Prcticas de Gestin de Caminos Rurales)En construccin de terraplenes:Los terraplenes son grandes acumulaciones de tierra adecuadamente tratadas y compactadas para asegurar su estabilidad y servir de soporte a la va, se construyen en zonas de cota inferior a la prevista en proyectos.

Tipos de terraplenes (Fuente: Gua de Campo para las Mejores Prcticas de Gestin de Caminos Rurales)En relleno de excavaciones:

Son trabajos de extensin y compactacin de suelos de origen de la misma excavacin o de prstamos, esto se realiza en zanjas, cimentaciones o cualquier zona que por su compromiso estructural o extensin reducida, no permite utilizar los equipos y maquinaria con que se realiza la ejecucin de otro tipo de relleno, el terraplenadoProcedimiento para hacer el relleno:Preparacin de la superficie de apoyo del terreno.Extensin del material apropiado.Humectacin o desecacin del material.Compactacin del material aportado

Relleno durante la construccin de las cimentaciones de una vivienda.En construccin de Presas de tierra:Una presa puede denominarse de relleno de tierra si los suelos compactados representan ms del 50% del volumen colocado de material.En general, las presas de tierra utilizan materiales naturales con un mnimo de elaboracin o proceso y pueden construirse con el equipo primitivo en condiciones donde cualquier otro material de construccin sera impracticable. Las primeras presas que se conocen a lo largo de la historia del hombre son de tierra.

Presa de tierra.