Proceso DE Compactación PDF

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PROCESOS DE COMPACTACION...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN

MECANICA DE SUELO EXPOSICIÓN N◦ 4: “PROCESOS DE COMPACTACIÓN”

Autores:

Br. Aarón Moisés Cruz Pavón

No. Carnet: 2018-0765U

Br. Jefree Salvador Avilez González

No. Carnet: 2017-0563U

Br. Marvin David González Amador

No. Carnet: 2018-1363U

Br. Sandy Antonio Morales Silva

No. Carnet: 2018-0210U

Grupo: IA-31D

Profesora de teoría: ING. Karla Riveras

Entrega: 28/09/2020

ÍNDICE I.

INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 3

II.

OBJETIVOS ................................................................................................................ 4

III.

DESARROLLO TEÓRICO ........................................................................................ 5

3.1. IV. 4.1.

Generalidades de compactación de los suelos ......................................................... 5 IMPORTANCIA ......................................................................................................... 6 Beneficios de la compactación. ............................................................................... 6

V.

APLICACIONES ........................................................................................................ 9

VI.

FACTORES QUE AFECTAN LA COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS .............. 9

VII.

CONCLUSIÓN ......................................................................................................... 11

VIII.

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................... 12

I.

INTRODUCCIÓN

El presente documento se refiere a la investigación del proceso de compactación del suelo, que se puede decir que la compactación de suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son obligadas a estar más 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.

En el desarrollo teórico se tomaron en cuenta la generalidad de compactación de los suelos, con el fin de controlar adecuadamente todas las propiedades mecánicas que puedan incidir en el material.

Se tomó en cuenta su importancia, sus técnicas y sus beneficios para hacer las aplicaciones adecuadas y así lograr el aumento de la resistencia y disminución de sus capacidades en relación a los factores que podrían afectarla, tales como el tipo de suelo, el método, la energía, la humedad, etc.

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II.

OBJETIVOS

2.1.Objetivo general •

Fundamentar información eficaz sobre el proceso de compactación en el ámbito ingenieril basado en la construcción.

2.2.Objetivos específicos •

Compartir la importancia y beneficios que tiene la compactación del suelo para la construcción.

•

Enunciar los factores que afectan el proceso de compactación de suelo en su aplicación para obras.

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III.

DESARROLLO TEÓRICO 3.1.Generalidades de compactación de los suelos

La compactación es un proceso de densificación mecánica de un suelo o agregado que busca mejorar las características de resistencia, permeabilidad y comprensibilidad del material involucrado. Esta densificación se logra aplicando presiones que aumenten los contactos entre partículas de suelo y que reduzcan el contenido de aire en los vacíos, manteniendo el contenido de humedad constante. Como consecuencia de este proceso se dan importantes cambios de volúmenes. Es importante mencionar que no todo el aire sale del suelo, por lo que la condición de un suelo compactada es la del suelo parcialmente saturado.

La compactación controlada adecuadamente, incide en las propiedades mecánicas del material, de tal manera que: •

Aumento de la resistencia al corte y de la capacidad de soporte del suelo para cimentaciones y pavimentos.

•

Reducción de la compresibilidad o susceptibilidad del suelo a los cambios volumétricos y los asentamientos bajo cargas de trabajo.

•

Reducción de la permeabilidad, control de la absorción de agua y el potencial de expansión o contracción causada por los cambios en el contenido de humedad.

•

Mejoramiento de la estabilidad de rellenos y terraplenes.

La energía que es empleada durante la compactación es suministrada por el esfuerzo de Compactación. Este se pude generar mediante impactos sucesivos, vibración o cargas estáticas de gran magnitud. Todo proceso de compactación implica varias acciones sobre la estructura de los suelos. Mediante la compactación se puede llegar a romper y modificar la estructura original que el suelo tenía en el lugar de donde fue extraído; modificando luego la disposición o acomodo de sus grumos o partículas (que pueden o no estar agrupadas), con el propósito de hacer que el conjunto adopte una nueva estructura, más densa. A través de la compactación se pretende

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que la estructura del suelo mantenga un comportamiento mecánico adecuado durante la vida útil de una obra que se construya sobre él. La estructura de los suelos compactados depende en primer lugar de factores intrínsecos, tales como la mineralogía, forma y tamaño de las partículas y la composición química del agua contenida en los poros del suelo; estos factores definen en gran parte la magnitud de las fuerzas electro-químicas entre los cristales vecinos (Vargas, 2004). Por otra parte, existen factores externos, donde el método de compactación y la energía en el empleado son los más significativos, estando ya demostrado que métodos de compactación diferentes producen reacomodos distintos de partículas

IV.

IMPORTANCIA

. 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.

4.1.Beneficios de la compactación. •

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 debidas que las partículas mismas que soportan mejor.

•

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 produciendo grietas o un derrumbe.

•

Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

•

Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado sería el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca. 6

•

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

V.

PROCEDIMEINTOS DE COMPACTACIÓN DEL SUELO

5.1.Proceso por Compactación estática Los compactadores estáticos fueron las primeras máquinas de compactación mecánica de verdad. Los equipos de compactación estática utilizan el peso muerto de la máquina para aplicar presión en una determinada superficie y comprimir las partículas subyacentes. La única manera de variar la presión ejercida en la superficie es alterar el peso o área de contacto del

equipo.

Los

equipos

estáticos

normalmente

serán

capaces

de

realizar una compactación adecuada en capas finas. El tiempo, una función de la velocidad del compactador estático, así como el número de pasadas, también afectan el resultado final. Los tipos convencionales de compactadores estáticos incluyen los rodillos compactadores de tres neumáticos, los rodillos estáticos en tándem e los rodillos neumáticos. 5.2.Proceso por Compactación vibratoria Los compactadores vibratorios realizan una rápida sucesión de golpes contra la superficie subyacente, donde las vibraciones u ondas de presión son transmitidas a través del material para colocar las partículas del suelo en movimiento. Esto reduce drásticamente la fricción interna y facilita la reorganización de las partículas en posiciones que aumentan su densidad. El aumento del área de contacto entre las partículas resulta en mejores propiedades de soporte de carga. La vibración es más eficiente en suelos granulares, aun teniendo un menor efecto en suelos cohesivos, cuando comparada a la compactación estática. La compactación vibratoria proporciona mayores densidades y un mejor efecto de profundidad que la compactación estática en todos los tipos de materiales, posibilitando que se alcance la densidad final con menos pasadas. La compactación vibratoria causa el aflojamiento de la superficie más superior de una capa. La profundidad del aflojamiento de la superficie depende del tipo de suelo, de su granulometría y del tenor de agua. En un suelo de granulación gruesa y uniforme,

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compactado en alta amplitud, habrá un efecto de aflojamiento más acentuado. Se compacta el suelo suelto en la superficie según se coloca y se compacta la próxima capa sobre él. Todo esto explica por qué los equipos vibratorios son más eficientes y económicos que los pesados equipos estáticos en prácticamente todas las situaciones. 5.3.Proceso de Compactación por impacto La compactación por impacto depende de una alta fuerza de impacto. Ella genera una fuerza mayor en la superficie que un compactador estático. La fuerza del impacto produce una onda de presión en el suelo, que también genera alta presión en profundidad. Los pisones vibratorios y rodillos pata de cabra funcionan con el principio de impacto. En ciertos casos, los rodillos con cilindros triangulares, rectangulares o pentagonales pueden ser usados con un efecto de profundidad relativamente bueno. Debido a que este tipo de compactador deja un área no compactada entre cada impacto, se necesitan muchas pasadas para asegurar una compactación uniforme. Los rodillos de impacto deben ser operados a velocidades significantemente más altas que los compactadores estáticos o vibratorios, para que tengan un desempeño total. Ellos son más económicos en áreas grandes.

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VI.

APLICACIONES

Se debe compactar el suelo para lograr 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. Por lo general, las técnicas de compactación se aplican a rellenos artificiales tales como: •

Terraplenes para caminos y ferrocarril

•

Cortinas para presa de tierra

•

Diques

•

Pavimento

•

Mejoramiento de terreno natural para cimentación

•

Bordes de defensas

•

Muelles

VII.

•

FACTORES QUE AFECTAN LA COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS

Tipo de suelo: Tiene influencia la granulometría del suelo, forma de sus partículas, contenido de finos, cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad específica, entre otros. De acuerdo a la naturaleza del suelo se aplicarán técnicas adecuadas en el proceso de compactación En laboratorio, un suelo grueso alcanzará densidades secas altas para contenidos óptimos de humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan valores bajos de densidades secas máximas y altos contenidos óptimo de humedad.

•

Método de compactación: En el campo y laboratorio existen diferentes métodos de compactación. La elección de uno de ellos influirá en los resultados a obtenerse

•

Energía especifica: La energía específica es la presión aplicada al suelo por unidad de volumen, durante cualquier proceso de compactación. En laboratorio, la compactación por impacto queda definida por: donde:

h : Altura de caída del pisón

E : Energía Específica

V : Volumen total del molde de compactación.

N : Número de golpes del pisón por capas n : Número de capas W : Peso del pisón compactador

Ensayo Próctor Modificado: Ee = 27.2 kg-cm/cm Ensayo Próctor Estándar: Ee= 6.1 kg-cm/cm

•

La Re-compactación: En laboratorio, a veces se acostumbra a utilizar un mismo espécimen para obtener todos los puntos de la curva, esto causa una deformación volumétrica de tipo plástico que causan las sucesivas compactaciones. La compactación muy intensa puede producir una fractura miento de las partículas y originar un material susceptible al agrietamiento.

•

Humedad: La humedad que nos permite alcanzar una compactación óptima es el óptimo contenido de humedad, la cual nos permitirá alcanzar la densidad seca máxima. Si el contenido de humedad está por debajo del óptimo, el suelo es rígido y difícil de comprimir, originando densidades bajas y contenidos de aire elevados. Cuando está por encima del óptimo, el contenido de aire se mantiene, pero aumenta la humedad produciendo la disminución de la densidad seca.

•

Sentido de recorrido de la escala de humedad: En las pruebas de laboratorio, tiene influencia también el sentido en que se recorre la escala de humedades al efectuar la compactación, se obtienen curvas diferentes si se compacta comenzando con un suelo húmedo y luego se va agregando agua, ó si se empieza con un suelo húmedo y luego se va secando. En el primer caso se obtienen densidades secas mayores ya que al agregar el agua está tenderá a quedar en la periferia de los grumos, penetrando en ellos después de un tiempo, por lo tanto, la presión capilar entre los grumos es pequeña favoreciendo la compactación. En el segundo caso se obtienen densidades secas menores, ya que al evaporarse el agua e irse secando el suelo, la humedad superficial de los grumos se hace menor que la interna, aumentando la presión capilar haciendo más difícil la compactación.

•

Temperatura y presencia de otras sustancias: Dependiendo de la temperatura puede producirse la evaporación ó condensación del agua, la presencia de sustancias extrañas, puede también producir variación del resultado en la obtención de la densidad seca.

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VIII.

CONCLUSIÓN

Básicamente, la importancia de la compactación de los suelos estriba en el aumento de resistencia y disminución de capacidad de deformación que se obtiene al sujetar el suelo a técnicas convenientes que aumenten su peso específico secos, disminuyendo sus vacíos. 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, bordos de defensa, muelles, pavimentos, etc. Los métodos utilizados para la compactación de los suelos dependen de los tipos de materiales con los que se trabaje en cada caso; con base en un experimento sencillo que los materiales puramente friccionantes, como la arena, se compactan eficientemente por métodos vibratorios, en tanto que en los suelos plásticos el procedimiento de carga estática resulte más ventajoso. A la hora de realizar una obra en la que el suelo puede ser compactado los beneficios que se obtienen son maravillosos para las construcciones, obviamente que ante se extraerán muestras de suelo que se someten a distintas condiciones de compactación hasta que se garantice una obra segura.

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IX.

BIBLIOGRAFIA

Gambini, J. M. (2015, 7 septiembre). LA COMPACTACIÓN DE SUELOS. CivilGeeks.com. https://civilgeeks.com/2011/10/02/la-compactacion-de-suelos/ Maldonado, Y. (2020, 27 junio). Factores que afectan la compactación del suelo y su efecto. Geología, ramas y aplicaciones. https://geologiaweb.com/ingenieriageologica/factores-afectan-compactacionsuelos/#:%7E:text=La%20compactaci%C3%B3n%20del%20suelo%20depende,los %20suelos%20de%20grano%20fino.&text=Los%20suelos%20cohesivos%20tienen %20altos%20huecos%20de%20aire Dynapac. (s. f.). Carga estática, vibración e impacto – los tres pilares de desempeño y calidad de compactación» Dynapac - Blog Dynapac. Dynapac Blog. Recuperado 26 de septiembre de 2020, de http://dynapac.blog/latinoamerica/manual_compactadorpavimentacion-fresado/carga-estatica-vibracion-e-impacto-los-tres-pilares-dedesempeno-y-calidad-de-compactacion/?lang=ar

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