lunes, 8 de julio de 2013

Mejoramiento Mecánico del Suelo

INTRODUCCIÓN


Todos los métodos aquí mencionados se enfoca básicamente en un término muy importante la cual es la compactación, esta definición es  muy importante y beneficioso en mecánica de suelos ya que este propicia a que aumenta la capacidad para soportar cargas, es decir, los vacíos se reducen y la incapacidad para soportar cargas pesadas queda nula, otro beneficio es que impide el hundimiento del suelo y por consiguiente el de la estructura o edificación.

En los laboratorios determinar el contenido de agua optimo es de vital importancia ya que dé él depende que el estrato mantenga su estabilidad, es decir, que no sea muy plástico ni muy seco ya que cada extremo presenta desventajas.

10.1. DETERMINACION DE PESOS VOLUMETRICOS DE CAMPO POR LOS METODOS DE:
10.1.1. CONO DE ARENA
La calidad durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto porcentaje. Su evaluación involucra la determinación previa del peso específico y de la humedad óptima correspondiente a la capa de material ya compactado. Este método de conocer el grado de compactación es un método destructivo ya que se basa en determinar el peso específico seco de campo a partir del material extraído de una cala, la cual se realiza sobre la capa de material ya compactada.

 Se mide el diámetro y altura del cilindro y se calcula el volumen del cilindro; después se pesa el cilindro con la base, se cierra la válvula del cono, se coloca éste sobre las mariposas del cilindro evitando que se mueva, se abre la válvula y se llena el molde con arena hasta que ésta se derrame; se cierra la válvula una vez que ha cesado el movimiento al interior del frasco y se enraza el cilindro ayudado por un cordell para evitar ejercer presión, se limpia la base con la brocha y se pesa; por diferencia de pesos se obtiene el peso de la arena que dividida entre el volumen del cilindro nos proporcionará el peso volumétrico. Se repite el proceso anterior de 3 a 5 veces dependiendo las variaciones en el peso de la arena.

Para obtener el peso de la arena que llena el cono y la base se procede a hacer lo siguiente: se pesa el equipo con arena, se coloca la base sobre una superficie plana (en este caso la charola), se cierra la válvula y se coloca el cono sobre la placa permitiendo que fluya la arena dentro del cono, cuando se detenga el movimiento de la arena dentro del frasco se cierra la válvula y, se pesa el equipo con la arena sobrante.  
                                                                                                                            
10.1.2 BALON DE DENSIDAD

Método del balón de caucho. A través de este método, se obtiene directamente el volumen del agujero dejado por el suelo que se ha extraído. Por medio de un cilindro graduado, se lee el volumen de agua bombeado que llena la cavidad protegida con el balón de caucho que impide la absorción del agua en el terreno.
Como ventaja, este método resulta ser más directo y rápido que el cono de arena, pero entre sus desventajas se encuentran la posibilidad de ruptura del balón o la imprecisión en adaptarse a las paredes del agujero, producto de cavidades irregulares o proyecciones agudas lo que lo hacen poco utilizado.

10.1.3 EMPLEANDO ACEITE

Consiste en medir el volumen del orificio mediante la introducción en. El de un volumen conocido de aceite, el cual debe retirarse al concluir el ensayo. Este método no se recomienda en el caso de suelos arenosos.
10.2 PRUEBAS DE COMPACTACIÓN  EN EL LABORATORIO
Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en el laboratorio unas condiciones dadas de compactación de campo. Históricamente, el primer método, en el sentido de la técnica actual, es el debido a R. R. Proctor, y es conocida hoy en día como "Prueba Proctor Estándar". La prueba consiste en compactar el suelo en cuestión en tres capas dentro de un molde de dimensiones y forma determinadas por medio de golpes de un pisón, que se deja caer libremente desde una altura especificada.
Con este procedimiento de compactación Proctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial del agua en el suelo, encontrando que tal valor era de vital importancia en la compactación lograda. En efecto observó que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones del suelo, pero que esa tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que la pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones. Proctor puso de manifiesto que, para un suelo dado y usando el procedimiento descrito, existe una humedad inicial llamada "óptima", que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación.
 
EQUIPO EMPLEADO:
El objetivo de la práctica es obtener el peso específico seco máximo de laboratorio y la humedad óptima de compactación. El material y equipo utilizado fue el siguiente:

  • Molde de acero de 4" de diámetro y aprox. 12 cm de altura
  • Martillo de compactación con guía
  • Base y extensión para el molde
  • W del martillo ( prueba estándar): W=
  • W del martillo ( prueba modificada): W=
  • Malla del No. 4
  • Cucharón
  • Enrazador
  • Probeta de 100ml
  • 5 cápsulas de aluminio
  • Desarmador plano
  • Charola cuadrada
  • Balanza con aproximación de un gramo
  • Balanza electrónica
  • Vernier o flexo metro

҉     Después de recibir el material y equipo, se comenzó por medir el diámetro y la altura del molde y a pesarlo; mientras otros compañeros calculaban el número de golpes a aplicar para cada capa.
҉     Al mismo tiempo otros compañeros cribaban el material por la malla #4. después se le comenzó a agregar agua hasta que al apretarlo con la mano formó un grumo que no se deshacía fácilmente.
҉      Se colocó el molde con la base y la extensión en la base para compactar, se le adicionó material suelto y se precedió a compactar, se escarifico para agregar la segunda capa y se compacto, lo mismo se hizo para la tercera capa. Se rasco el perímetro del molde para evitar que se viniera la tercera capa con la extensión y se enrazó el material excedente; se pesó el cilindro sin la base pero con el material compactado y por diferencia de pesos se obtuvo el peso del suelo húmedo.
҉     Hecho lo anterior se procede a extraer el material del cilindro ayudados por un gato hidráulico y se extrajo una muestra representativa de aproximadamente 100gr. para obtener el contenido de humedad del material.
҉     Se repite el procedimiento descrito anteriormente hasta que el peso del material húmedo disminuya en dos ocasiones consecutivas.
10.2.2.  PRUEBA PROCTOR MODIFICADO

Actualmente existen muchos métodos para reproducir, al menos teóricamente, en laboratorio las condiciones dadas de compactación en terreno. El más empleado, actualmente, es el denominado prueba Proctor modificado en el que se aplica mayor energía de compactación que el estándar siendo el que está mas de acuerdo con las solicitaciones que las modernas estructuras imponen al suelo.       

  También para algunas condiciones se utiliza el que se conoce como Proctor de 15 golpes. La energía específica de compactación se obtiene aplicando la siguiente fórmula:

                                                                                                        
Ee = N * n * W * h
               V

  
 Con este procedimiento de compactación, Proctor estudió la influencia que ejercía en el proceso el contenido inicial de agua de suelo. Observó que a contenidos de humedad crecientes, a partir de valores bajos, se obtenían más altos pesos específicos secos y, por lo tanto, mejores compactaciones de suelo, pero que esa tendencia no se mantenía indefinidamente, sino que al pasar la humedad de un cierto valor, los pesos específicos secos obtenidos disminuían, resultando peores compactaciones en la muestra. Es decir, que existe una humedad inicial denominada humedad optima, que produce el máximo peso específico seco que puede lograrse con este procedimiento de compactación y, por consiguiente, la mejor compactación del suelo.
Los resultados de las pruebas de compactación se grafican en curvas que relacionan el peso específico seco versus el contenido de agua, lo que se puede apreciar en la Figura 5.17,  para diferentes suelos.

10.2.3PRUEBA PORTER
Este método de prueba sirve para determinar el peso volumétrico seco máximo y la humedad óptima en suelos con partículas gruesas que se emplean en la construcción de terracerías; también se puede emplear en arenas y en materiales finos cuyo índice plástico sea menor que 6. El método consiste en preparar especímenes con material que pasa la malla de una pulgada, a los que se le agregan diferentes cantidades de agua y se compactan con carga estática.
 
Objetivo: En esta práctica se determinara la compactación por carga estática ya que es igual que la prueba. Proctor se calculara el peso específico seco máximo y contenido de humedad.


Como se ha visto en la teoría, la influencia de la humedad del suelo en el proceso de compactación es importante, por lo que parece obvio que debería controlarse el contenido de humedad de la capa granular objeto de la compactación.
Si esto no se realizase, las variaciones de humedad que se produzcan después de la construcción, al provocar cambios de volumen con determinados tipos de suelos, pueden producir deformaciones.
Un problema es cuando el material que va a formar la capa granular, llega a la obra con poca humedad, se debe estudiar cual es la humedad que tenía antes en el terreno o en el acopio, ya que puede suceder que durante las fases de extracción, transporte y extensión el suelo pierda demasiada humedad. Si esto es así un reestudio de estas operaciones puede reducir o eliminar el problema.
Pasando ahora al caso de que la humedad es excesiva, se debe estudiar como en el caso anterior todo el proceso que sufre el material y corregir si se observase algún defecto. También es importante resolver el problema de la variación de humedad al trabajar con lluvia.
En el caso de que el estudio del proceso no diera resultado, se debe proceder al oreo del material que forma la capa, hasta que este alcance la humedad adecuada, o incluso a la adición de cal.

Al compactar varias muestras del mismo suelo con la misma energía de compactación pero con diferente porcentaje de humedad, nos encontramos como la densidad seca de la capa compactada se va incrementando al aumentar la humedad, hasta que se alcanza un valor máximo, a partir del cual el aumento de la humedad lleva a valores decrecientes de la densidad seca, por el efecto del agua en la compactación que se ha expresado anteriormente.
Cuando la compactación se realiza con una humedad inferior a la óptima, se dice que la compactación se realiza del lado seco, mientras que cuando se realiza con una humedad superior a la óptima se dice que se compacta del lado húmedo.
Al aumentar la energía de compactación para un mismo suelo, la humedad óptima se va reduciendo, al tiempo que aumenta la densidad seca máxima que se obtiene en el proceso.
En el laboratorio se estudia la humedad óptima del proceso y la densidad seca máxima esperable mediante el ensayo Proctor.
En este ensayo se compacta una muestra del suelo con una cierta energía y mediante aportaciones diferentes de agua se obtiene la curva densidad seca versus humedad. De ella se deducen los valores de la humedad óptima y de la densidad seca máxima.

La compactación es el procedimiento de aplicar energía al suelo suelto para eliminar espacios vacíos, aumentando así su densidad y en consecuencia, su capacidad de soporte y estabilidad entre otras propiedades. Su objetivo es el mejoramiento de las propiedades de ingeniería del suelo.
Se emplean cuatro métodos principales de compactación:

Ø  Compactación estática o por presión:

La compactación se logra utilizando una máquina pesada, cuyo peso comprime las partículas del suelo, sin necesidad de movimiento vibratorio.  Por ejemplo: rodillo estático o rodillo liso.
Ø  Compactación por impacto.
La compactación es producida por una placa apisonadora que golpea y se separa del suelo a alta velocidad.
Por ejemplo: un apisonador
Ø  compactación por vibración :
La compactación se logra aplicando al suelo vibraciones de alta frecuencia. Ideales para suelos granulares por ejemplo: placa o rodillos vibratorios.
Ø  compactación por amasado:
La compactación se logra aplicando al suelo altas presiones distribuidas en áreas más pequeñas que los rodillos lisos. Ideales para suelos cohesivos Por ejemplo: Un rodillo “Pata de Cabra”.

La forma de las partículas gruesas de un suelo influye en la compacidad y estabilidad del depósito del mismo.
Cuando se examinan las partículas más gruesas del suelo a simple vista o con una lupa pequeña, se debe tratar de estimar el grado de meteorización. La presencia de materiales débiles, como latitas y mica, deberá también tenerse en cuenta, ya que estos materiales pueden influir en la durabilidad o compresibilidad del depósito.

Los dos factores que más influyen son el reúso y el logro de una homogénea distribución del contenido de agua.

En muchos laboratorios es práctica común usar la misma muestra para la obtención de puntos sucesivos de las pruebas de compactación; ello implica la continuada re compactación del mismo suelo. Se ha visto que esta práctica es inconveniente en lo absoluto, toda vez que la experimentación ha demostrado, sin género de duda, que si se trabaja con  suelos re compactados lo pesos volumétricos que se obtiene son mayores que los que se logran con  muestras vírgenes en igualdad de circunstancias, de modo que con suelos re compactados la prueba puede llegar a dejar de ser representativa. Una explicación sencilla de este efecto radica en la deformación volumétrica de tipo plástico que causan sucesivas compactaciones.

Una muestra con una distribución homogénea del contenido de humedad servirá para realizar pruebas correctas de compactación.



2 comentarios:

  1. Tengo un suelo con grava arenosa cerca de un lecho de rio, y quiero realizar la fundacon para un estribo, ¿Mi pregunta es sabiendo que mi suelo es de 5 Tn/m2, cuanto de material granular base necesito en altura para llegar a por lo menos 27Tn /m2? mejor dicho ¿por cada 1 metro de material de mejoramiento cuanto de resistencia del suelo adquiero?-...ayudenme por favor....

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