Ayudantia 3 Compactación solucion 2-2010

UNIVERSIDAD DIEGO PORTALES
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES
IOC2010 - 1 MECÁNICA DE SUELOS
Profesor: Pascale Rousé Hollemart
Ayudante: Sebastián De la Fuente Bornand
Ayudantía # 3
Compactación de Suelos
Resumen:
Compactación:
La compactación corresponde a la densificación del suelo por remoción de aire, esto incrementa
las características de resistencia del suelo y ayuda a prevenir posibles asentamientos. Para lograr
esta densificación se requiere comúnmente energía mecánica.
Figura 1: Principios de compactación
Fuente: Das, Braja M. Principios de Ingeniería de Cimentaciones. (4ta. Edición).
Maquinaria utilizada para compactar:






Plancha vibradora
Rodillo liso
Rodillo liso vibratorio
Rodillo con placas
Rodillo pata de cabra
Rodillo neumático
Ensayos de compactación:


Proctor Estándar
Proctor Modificado (se utiliza en la actualidad)
Relaciones de importancia:
 Energía de compactación:

Peso especifico seco:

Compactación relativa:
Control de calidad de la compactación:


Ensayos destructivos: Cono de arena
Ensayos no destructivos: Densímetro nuclear.
Relación energía, peso específico seco y humedad:
Figura 2: Efectos de la energía de compactación sobre la compactación de una arcilla arenosa.
Fuente: Das, Braja M. Principios de Ingeniería de Cimentaciones. (4ta. Edición).
Problema 1:
Se desea construir un relleno compactado de 50000 m3. Para esto se acude a un empréstito
cercano, donde las características del suelo natural son:
-
w = 18%
S = 65%
G = 2.75
El suelo es excavado del empréstito y transportado en camión al relleno. Este es esparcido en
capas delgadas, agregando agua hasta alcanzar una humedad homogénea igual a la del Proctor
modificado.
Si se pide un grado de compactación del 95% del Proctor modificado, determinar:
a) la cantidad en m3 de material que es necesario excavar
Datos ensayo Proctor modificado
Volumen molde
(cm3)
943.3
943.3
943.3
943.3
943.3
943.3
Masa de suelo
húmedo en el molde
(gr)
1890
1980
2090
2060
2010
1890
Contenido de humedad
del suelo (%)
16
18
20
22
24
16
b) A continuación se presentan los resultados de un ensayo para control de calidad del
peso específico de terreno usando el método del cono de arena:
Peso específico seco calibrado de arena Ottawa = 1.58 ton/m3
Masa de arena Ottawa para llenar el cono = 0.125 Kg
Masa de recipiente + cono + arena (antes de usarse) = 6.565 kg
Masa de recipiente + cono + arena (después de usarse) = 2.752 kg
Masa del suelo húmedo agujero = 2.956 kg
Contenido de agua del suelo húmedo = 19.5%
i)
ii)
iii)
Determinar la densidad seca de terreno.
¿Cuál es el valor de CR (compactación relativa)?
¿Cae este valor dentro de los límites permitidos?
Solución
a) Obtener el wop y dmax
Volumen molde
(cm3)
Masa de suelo
húmedo en el
molde (gr)
Contenido de
humedad del suelo
(%)
t
(gr/cm3)
d
(gr/cm3)
943.3
943.3
943.3
943.3
943.3
943.3
1890
1980
2090
2060
2010
1890
16
18
20
22
24
16
2.00
2.10
2.22
2.18
2.13
2.00
1.73
1.78
1.85
1.79
1.72
1.73
Graficando tenemos:
1.86
1.84
 d (gr/cm 3)
1.82
1.80
1.78
1.76
1.74
1.72
1.70
10
12
14
16
18
20
22
24
26
w (%)
Del gráfico, la humedad óptima es de 20% y dmax = 1.85 gr/cm3
Para el relleno se pide una densidad seca correspondiente al 95% del proctor modificado, por lo
que:
drell = 0.95 x 1.85 = 1.76 gr/cm3
Además sabemos que el peso seco de material del empréstito es igual al peso seco del material
del relleno por lo que:
Pdemp = Pdrell

dempVTemp = drellVTrell
y
drell = 1.76 gr/cm3 = 1.76 ton/m3
Sabemos que:
VTrell = 50000 m3
Nos falta obtener demp y VTemp
Sabemos que:
d 
Gs
 w y e = Gw/S
1 e

d 
2.75
 1  1.56 ton / m 3
2.75  0.18
1
0.65
De donde: VTemp = 1.76x50000/1.56 = 56410 m3
b) Peso específico seco calibrado de arena Ottawa = 1.58 ton/m3
Masa de arena Ottawa para llenar el cono = 0.125 Kg
Masa de recipiente + cono + arena (antes de usarse) = 6.565 kg
Masa de recipiente + cono + arena (después de usarse) = 2.752 kg
Masa del suelo húmedo agujero = 2.956 kg
Contenido de agua del suelo húmedo = 19.5%
i) La masa de arena necesaria para llenar el cono y agujero es:
6.565 – 2.752 =3.813 kg
Por lo que la masa para llenar el agujero es igual a:
3.813 – 0.125 = 3.688 kg
Dado que conocemos la masa de arena necesaria para llenar el agujero y el peso
específico de la arena Ottawa, podemos obtener el volumen del agujero:
V = M /  = 3.688 / 1.58x103 = 2.33 x 10-3 m3
Ahora, dado que conocemos la masa de suelo húmedo y la humedad del suelo, podemos
obtener la masa de suelo seco:
Md = Masa suelo húmedo/(1+w%) = 2.956 / (1+0.195) = 2.474 kg
Dado que conocemos las masa seca y el volumen del agujero, podemos obtener el peso
específico del suelo seco:
d = M / V = 2.474 x 10-3 / 2.33 x 10-3 = 1.06 ton/m3
ii) CR = peso unitario seco en terreno/peso unitario seco en ensayo (x100%)
En este caso: CR = 1.06/1.76 x 100 = 60.2 %
iii) Los límites permitidos para CR son 90% - 105 % por lo que no cumple
Problema 2:
Los siguientes resultados fueron obtenidos de un ensayo Proctor Estándar:
Masa (g)
w(%)
2010
12,8
El volumen del molde es de
sólidos es de 2,67. Se pide:
2092
14,5
2114
15,6
2100
16,8
2055
19,2
y el valor de la gravedad especifica de los
a) Determinar la densidad máxima y contenido de humedad óptimo.
b) Si la relación entre la densidad seca y el contenido de aire está dado por:
, dibujar las líneas correspondientes a 0%,5% y 10% contenido
de aire.
c) Determine el valor del contenido de aire para la densidad máxima
d) Grafique la evolución de la densidad máxima y la humedad optima a medida que
se aumenta la energía de compactación.
Problema 3: (Propuesto)
Para los datos de la tabla se pide:
a)
b)
c)
d)
Dibuje las curvas de compactación de cada ensayo
Que ensayo corresponde al Proctor Modificado (justifique su respuesta)
Obtenga la densidad máxima y el contenido de humedad óptimo para cada ensayo
Calcule el grado de saturación en el óptimo para el ensayo A. Considere que la
gravedad específica es 2.64
e) Dibuje la curva de saturación y de contenido de aire de 10%
f) Obtenga el contenido de aire para los 3 óptimos
Ensayo A
d (t/m3)
w (%)
1.87
9.3
1.91
12.8
1.8
15.5
1.7
18.7
1.64
21.1
Ensayo B
d (t/m3)
w (%)
1.69
9.3
1.72
11.8
1.76
14.3
1.75
17.6
1.69
20.8
1.62
23
Ensyo C
d (t/m3)
1.63
1.64
1.74
1.71
1.65
w (%)
10.9
12.3
16.3
20.1
22.4
Solución
2.2
2.1
2
3
 d (t/m )
1.9
Ensayo A
Ensayo B
1.8
Ensayo C
A = 0 (o S=100)
A = 10% (o S=90)
1.7
1.6
1.5
1.4
0
5
10
15
w (%)
20
25
30
b) El proctor modificado corresponde al ensayo A ya que se obtiene una densidad máxima
mayor a una humedad óptima menor
c)
Ensayo A: d = 1.91 t/m3 - w =12.5%
Ensayo B: d = 1.76 t/m3 - w =15.3%
Ensayo C: d = 1.745 t/m3 - w =17.0%
d)
Se=Gw y  e = 0.38  S = 86.8%
a) Ensayo A: A = 3.8%
Ensayo B: A = 6.4%
Ensayo C: A = 4.2%