Ejemplo de prueba de compactación (libro Das) PDF

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Ejemplo de prueba de compactación (libro Das), ejemplos resueltos...

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Ejemplo de prueba de compactación (libro Das) Ejemplo 6.1 Los resultados de la prueba de laboratorio de una prueba Proctor estándar se indica en el cuadro No 1 Volumen del molde (cm3) 944 944 944 944 944 944

Peso del suelo húmedo en el molde (N) 16.81 17.84 18.41 18.33 17.84 17.35

Contenido de humedad w (%)

Prueba no

10 12 14 16 18 20

1 2 3 4 5 6

Explicación: Generalmente la primera prueba tiene la menor humedad inicial, a las siguientes muestras, se le añade agua, así los siguientes moldes (muestras) tendrán sucesivamente mayor porcentaje de humedad La muestra 1 tiene un contenido de humedad inicial de  = 10 %, la muestra 2 tiene mayor contenido de humedad  = 12 % recordar que del molde de suelo húmedo (16.81 N) en el caso 1, se extrae una porción (digamos 0.2 a 0.3 N) suelo que se introduce al horno: se pesa muestra + tara y luego de estar 12 horas en el horno se pesa (suelo seco + tara). Debe restarse el peso de la tara para estimar el contenido de humedad. Esta operación se les realiza a todos los moldes Gravedad especifica del suelo Gs = 2.7 a. Determine el peso unitario máximo dmax de laboratorio y el contenido de humedad optimo (wopt) a usar en el control de compactación b. Calcular y graficar la curva “peso unitario seco d – versus el contenido de humedad w (%)” para los grados de saturación S b-1 S = 80 % b-2 S = 90 % b-3 S = 100% de acuerdo con prueba de gravedad especifica del suelo G s = 2.7

a un terreno que se compacto con el suelo procedente de la fuente de préstamo (a la que se efectuó la prueba Proctor indicada en el cuadro 1); las 6 pruebas de densidad de campo (cono de arena) efectuada al relleno compactado dieron los siguientes resultados Prueba 1 2 3 4 5 6

d campo KN/m3 16.95 16.71 15.8 15.68 15.47 15.2

c- determine las pruebas que identifique a) Aceptación b) Rechazo c) Sugerencia Las especificaciones técnicas exigen Grado de compactación mínimo de 95% Tolerancia a la humedad optima de  3%

 campo (%) 13.1 15.3 12.9 16.0 10.3 19.1

solución parte a primero se debe calcula el peso unitario húmedo h γ h=

peso suelo h umedo w1 ws + ww = = V vol molde V

V = volumen del molde = 944 cm 3 γ h=

16.81 N N =0.01781 3 =0.0178 × 1000=17.81 KN /m3 944 cm3 cm

Molde (muestra) 2 17.81 N 3 γ h= ×1000=18.87 KN /m 3 944 cm Molde (muestra) 3 18.41 N 3 ( 1000 )=19.50 KN /m γ h= 3 944 cm Ver siguiente cálculo de h en columna (3) de cuadro 2 De esta forma se calculan los demás pesos unitarios húmedos h conocido los pesos unitarios húmedos h y el contenido de humedad de la prueba en el horno; calcular los pesos unitarios secos d γ γd= h 1+ w W = contenido de humedad en decimales W = 12 % se usa w = 0.12 El molde 1 tiene h = 18 KN/m 3 (columna 3 del cuadro 1)  = 10 % = 0.10 (columna 1 del cuadro 1) d = peso unitario seco γd=

peso suelo seco W s = volumen V

γd=

γh 1+ω

γd=

17.81 17.81 KN = =16.19 3 1+0.10 1.10 m

Molde 2 tiene h = 18.90 KN/m γd=

18.90 =16.87 KN /m3 1+0.12

Así: se calcula los restantes valores que aparecen en la columna 5 del cuadro 2 Cuadro 2 Volumen del molde (Vm) (Cm3) 1

Peso del suelo húmedo w = ws + ww 2

Peso unitario húmedo h (Kn/m3) 3

Contenido de humedad (w) (%) 4

Peso unitario seco (d) (Kn/m3) 5

944 944 944 944 944 944

16.81 17.84 18.41 18.33 17.84 17.35

17.81 18.90 19.50 19.42 18.80 18.30

10 12 14 16 18 20

16.19 16.87 17.11 16.74 16.02 15.32

Con los valores de columna (4) contenido de humedad w % y los de columna (5) peso unitario seco h (KN/m3) se grafica la denominada curva Proctor (h – vs – w %), de la cual en su punto máximo se obtiene d (max) de laboratorio W optima (contenido de humedad optima) = w opt Que son los valores que se desean obtener al compactar el suelo en campo. Y se verificaran haciendo prueba de densidad De campo y contenido de humedad de campo En el presente ejemplo de la gráfica 1 (cualitativamente) se obtiene: γ dmax=17.15 KN /m3 w optima =14.4 % (véase grafica adjunta 1) Parte b b.1 calcular la curva (peso unitario 80%

γ d vs−w ¿

para un grado de saturación de

S = 80%, Gs = 2.7 S = 0.80 w = peso unitario del agua = 9.81 KN/m3 γd=

Gs . γ w Gs w 1+ S

Curva con grado de saturación S = 0.80 Asumir valores  = 8 %, 10%, 12%, 14%, 16%, 18% y 20%  = 0.08, 0.10, 0.12, 0.14, 0.16, 0.18 y 0.20 Para  = 0.08 (contenido de humedad 8%) ω=0.08 s=0.80 γd=

2.7 ( 9.81) =20.85 2.7 ×0.08 1+ 0.80

Para  = 0.10 (contenido de humedad 10%) ω=0.10 s=0.80 γd=

2.7 ( 9.81 ) =19.803 2.7 ( 0.10 ) 1+ 0.80

Los cálculos se presentan en la columna 8 del cuadro

Peso unitario d para grado de saturación S = 90% S = 0.9 Gs = 2.7 (gravedad especifica del suelo) γd=

Gs γ w Gs 1+ S

[ γ d −vs − S ]

Para  = 8%  = 0.08 s = 0.9 (90%) γd=

2.7 ( 9.81 ) =21.36 2.7 ( 0.08 ) 1+ 0.9

Para  = 16%  = 0.16 γd=

2.7 ( 9.81 ) =17.896 2.7 ( .16 ) 1+ 0.8

Véase los restante valores de d para grado de saturación S = 90 % en la columna 9 del cuadro

γ d −vs − S .

similarmente para un grado de saturación S = 100% es decir s = 1.0 S = 1.0  = 8%  = 0.08 γd=

Gs γ w =21.782 2.7 ( 0.08 ) 1+ 1

Con contenido de humedad  = 20%  = 0.20 S = 1.0 γd=

2.7 ( 9.81 ) 3 =17.20 KN /m 2.7 ( 0.20 ) 1+ 1

Los restantes valores para el 100% de saturación S = 1.0 se registra en la columna 10 del cuadro γ d −vs − S Los valores de la columna 8 son los d para S = 0.8 Columna 9 son los a para S = 0.9

Columna 10 son los a para S = 1.0

Cuadro 3: peso unitario γ d ( KN /m 3 ) para diferentes grados de saturación S 6 7 Gs  (%) 2.7 8 2.7 10 2.7 12 2.7 14 2.7 16 2.7 18 2.7 20  = contenido de humedad   

8 S = 80% 20.84 19.81 18.85 17.99 17.20 16.48 15.82

9 S = 90% 21.37 20.37 19.48 18.65 17.89 17.20 16.55

10 S =100% 21.79 20.86 20.01 19.23 18.50 17.83 17.20

Con los valores () de columna 7 y valores d de columna 8 se grafica la curva para una saturación de S = 80% Valores de columna 7 () y (d) de columna 9 grafica curva para s = 90% Usando valores () de columna 7 y (d) de columna 10 graficar curva para S 100%

La curva d – vs – para el grado de saturación S se indican en la figura 1 d – vs –  %

La curva Proctor no debe interceptar la curva de 100% de saturación Si ocurre esta circunstancia; revisar Datos de curva Proctor o hacer prueba de comprobación Evaluar prueba de gravedad especifica del suelo

d

Lado húmedo del optimo

Peso unitario seco (KN/m3)

Lado seco del optimo Suelo con pequeños cambios de volumen debido a cambios en el contenido de agua, por ejemplo, suelos granulares, arenas arcillas, arenosas d max

Suelos con gran cambio de volumen debido a cambios en el contenido de agua, por ejemplo, suelos expansivos y suelos colapsables

Rango aceptable de peso unitario seco 95% del máximo peso unitario seco

Rango aceptable del contenido de humedad

Rango aceptable del contenido de humedad

Wopt

Fig. 5.5 ilustración de la especificación de compactación en el campo

Contenido de humedad en %

Determine la aceptación de los siguientes resultados de densidad de campo a un sitio sujeto a compactación Proctor

γ d max =17.15 KN /m3

ω optima=14.4 %

Especificaciones Grado de compactación mínima = 95% Tolerancia a la humedad =  3 % Prueb a

1 2 3 4 5 6

Densidad de campo d campo  campo

16.95 16.71 15.8 15.58 15.47 15.2

13.1 15.3 12.9 16.0 10.3 19.1

Análisis según especificaciones Rango de Porcentaje de humedad compactación aceptable 11.4 a 17.4 98.8 11.4 a 17.4 95.5 11.4 a 17.4 92.1 11.4 a 17.4 91 11.4 a 17.4 90 11.4 a 174 88.6



Ok Ok Ok Ok No No

Sugerencia de decisión Grado de compactación Ok Ok No No No No

Sitio densidad 3  humedad aceptable, baja compactación Recompactar, si es una capa de poco espesor remover y recompactar si es capa de mayor espesor sitio densidad 4  humedad aceptable, baja compactación sugerencia similar al sitio 3 sitio densidad 5: suelo seco, baja compactación sugerencia agregar humedad y remover y recompactar sitio densidad 6: suelo muy húmedo, baja compactación sugerencia, remover, quitar humedad y re-compactar

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