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COMPACTACIÓN CAPÍTULO 7 Compactación La compactación de los suelos, capitulo importantísimo como medio para aumentar la resistencia y disminuir la compresibilidad de los mismos, no fue reconocida ampliamente sino hasta la aparición el rodillo pata de cabra en 1906. Sin embargo, fue hasta 1933, año en que R. R. Proctor publicó sus investigaciones sobre este tema, cuando se conocieron los factores que intervienen en la compactación. Proctor encontró que aplicando aun suelos cierta energía para compactarlo, el peso volumétrico obtenido varía con el contenido de humedad según una curva, como la de la figura 7.1, en la cual se puede observas la existencia d3 un grado de humedad con el cual se obtiene el peso volumétrico máximo para ese suelo y esa energía de compactación. A la abscisa y ordenada de ese punto máximo se les denomina humedad óptima, Wₒ, y peso volumétrico seco máximo, respectivamente.

CAPÍTULO 7 COMPACTACIÓN

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COMPACTACIÓN

CAPÍTULO 7

Compactación

La compactación de los suelos, capitulo importantísimo como medio para aumentar la resistencia

y disminuir la compresibilidad de los mismos, no fue reconocida ampliamente sino hasta la

aparición el rodillo pata de cabra en 1906. Sin embargo, fue hasta 1933, año en que R. R. Proctor

publicó sus investigaciones sobre este tema, cuando se conocieron los factores que intervienen en

la compactación. Proctor encontró que aplicando aun suelos cierta energía para compactarlo, el

peso volumétrico obtenido varía con el contenido de humedad según una curva, como la de la

figura 7.1, en la cual se puede observas la existencia d3 un grado de humedad con el cual se

obtiene el peso volumétrico máximo para ese suelo y esa energía de compactación.

A la abscisa y ordenada de ese punto máximo se les denomina humedad óptima, Wₒ, y peso

volumétrico seco máximo, respectivamente.

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COMPACTACIÓN

Buscando una prueba de laboratorio que igualara los resultados obtenidos en el campo con los

diferentes equipos de compactación disponibles en esa época, Proctor propuso la prueba de

compactación que hoy lleva su nombre: Prueba de Proctor. La prueba original de Proctor consiste

en colocar tres capas iguales de suelos humedecido en un cilindro con un volumen de 1/30 de pie

cubico y darle 25 golpes a cada capa con un pisón de 2.5 kg (5.5 lb) de peso cayendo de una altura

de 30 cm. Las dimensiones del cilindro así como de los elementos empleados en la prueba se

pueden ver en las figuras 7.2ª, b, c y d.

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COMPACTACIÓN

Posteriormente, diversas organizaciones dedicadas a la construcción de terraplenes para diversos

usos han establecido diferentes normas para ejecutar la prueba e compactación dinámica

variando el número de golpes, el número de capas de suelos colocado en su interior, la altura de

caída del pisón, etc. La introducción de tales modificaciones ha dado como resultado que se

obtengan diferentes pesos volumétricos máximos y humedades óptimas, según la energía por

unidad de volumen de suelos compactado empleada en cada norma. Esto ha sido consecuencia

del mejoramiento en el equipo de compactación actualmente en uso con relación al de hac3 años.

Dicha energía puede estimarse en función de la energía dinámica total entregada al suelo y

calcularse con la fórmula:

en la que:

E = Energía especifica de compactación en kg-cm/cm³.

W= Peso del pisón en kg.

H = Altura de caída del pisón en cm.

N = Número total de golpes del pisón.

V = Volumen total del suelo compactado.

En términos generales, al aumentar la energía de compactación para un mismo suelo aumenta su

peso volumétrico seco máximo y disminuye su humedad óptima. Así pues, siempre que se trate de

peso volumétrico seco máximo y humedad óptima, es necesario especificar el estándar de

comparación empleado (ver tabla de la página 140).

PRUEBA PROCTOR

La prueba Proctor se refiere a la determinación del peso por unidad de volumen de un suelo que

ha sido compactado por un procedimiento definido para diferentes contenidos de humedad. Esta

prueba tiene por objeto:

a) Determinar el peso volumétrico seco máximo que puede alcnazar un material, asi como

la humedad optima Wₒ a que deberá hacerse la compactación.

b) Determinar el grado de compactación alcanzado por el material durante la construcción o

cuando ya se encuentran construidos los caminos, aeropuertos y calles, relacionando el peso

volumétrico obtenido en el lugar con el peso volumétrico máximo Proctor.

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La prueba Proctor reproduce en el laboratorio el tipo de compactación uniforme de la parte

inferior hacia la superficie de la capa compacta.

En todos los suelos, al incrementarse su humedad se aplica un medio lubricante entre sus

partículas que permiten un cierto acomodo de estas cuando se sujetan a un esfuerzo de

compactación. Si se sigue incrementando la humedad empleando el mismo esfuerzo de

compactación, se llega a obtener el mejor acomodo delas partículas del suelo, y por consecuencia

el mayor peso volumétrico seco, con cierta humedad llamada humedad óptima. A esta humedad

deberá procurarse siempre efec5uar la compactación en el camino, calle o aeropuerto o lugar de

que se trate, ya que facilita el acomodo de las partículas con el menor trabajo del equipo de

compactación. Si se aumenta o disminuye la humedad para llegar a obtener el mismo peso sería

necesario aumentar el trabajo de las máquinas de compactación, si a partir de esta condición de

humedad óptima y peso volumétrico seco se hacen incrementos de humedad, se provoca un

aumento del volumen de los huecos, ocasionándose una sustitución sucesiva de partículas de

suelos por agua, en virtud de que el volumen de aire atrapado entre as partículas de suelo no

puede ser disminuido apreciablemente con eso mismo esfuerzo de compactación, obteniéndose

por tanto pesos volumétricos secos que van siendo menores a medida que la humedad aumenta.

La prueba de Proctor está limitada a los suelos que pasen totalmente la malla No. 4, o que cuando

mucho tengan un retenido de 10% en esta malla pero que pase dicho retenido totalmente por la

malla de 3/8”. Cuando el material tenga retenido en la malla de 3/8” debe determinarse la

humedad óptima y el peso volumétrico seco máximo con la prueba Porter estándar, que se

describe más adelante.

También debe efectuarse la prueba Porter estándar en lugar de la Proctor en arenas de rio, arenas

de mina, arenas producto de una trituración, tezontles arenosos y en general en todos aquellos

materiales que carezcan de cementación.

Para efectuar la prueba de Proctor se usa el siguiente equipo:

Un molde de compactación constituido por el cilindro metálico de 4” de diámetro interior, por 4-½”de altura y una extensión de 2 y ½” de altura y del mismo diámetro.

Un pisón metálico de 5.5 lb de peso, con superficie circular de apisonado de 2” de diámetro.

Una guía de lámina de forma tubular de 35 cm de largo, aproximadamente.

Una regla metálica con arista cortante de 25 cm de largo, aproximadamente.

Una balanza de 20 kg de capacidad y 1g de aproximación.

Una balanza de 200 g de capacidad y de 0.01 g de sensibilidad para determinaciones de humedad,

Un horno que mantenga una temperatura constante entre 100-110° C.

Capsulas para determinaciones de humedad.

Charolas de lámina.

Una probeta graduada de 500 CC.

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Para preparar el material para la prueba se obtiene por cuarteos una muestra de 3 kg de material previamente secado al sol, esta manera, constituida por material que paso por la malla No. 4 o que tiene un retenido máximo de 10% con esta malla, pasando todo por la de 3/8”, se tamiza por la malla No. 10, y los grumos que se hayan retenido se disgregan perfectamente y se vuelve a tamizar por la misma malla, continuándose este proceso hasta que las partículas que se retengan en la malla no puedan ser disgregadas. Terminada esta operación se mezcla perfectamente todo el material y se adiciona la cantidad de agua necesaria para iniciar la prueba. La cantidad de agua que se adiciona deberá ser la necesaria para que una vez repartida uniformemente presente el material una consistencia tal que al ser comprimido en la palma de la mono no deje partículas adheridas a ella ni la humedezca, y que a la vez el material comprimido pueda tomarse con dos dedos sin que se desmorone.

El material que contiene ya la humedad nece3saria para iniciar la prueba se tamiza por la malla No. 4, se mezcla para homogeneizarlo y se compacta n el molde cilíndrico en tres capas aproximadamente iguales.

La compactación se hace en México para la construcción de calles, caminos y aeropuertos empleado el sisón metálico de 2.5 kg, el cual se deja caer desde una altura de 30 cm utilizando la guía para mantener constante la altura de caída. Deberán darse 30 golpes repartidos uniformemente para apisonar cada capa. Una vez apisonada la última capa se remueve la extensión y se elimina el excedente de material del molde cilíndrico por medio de la regle metálica y se pesa este con todo y su contenido. A continuación se extrae la muestra compactada del cilindro y se pone a secar una pequeña cantidad del corazón de la muestra para determinar su humedad.

La muestra que ha sido removida del molde cilíndrico se desmenuza hasta que pasa de nuevo por la malla No. 4, se añaden 60 cc (2% en peso) de agua y se repite el procedimiento descrito. Esta serie de determinaciones continúan hasta que la muestra está muy húmeda y se presente una disminución apreciable en peso del suelo compactado.

El peso volumétrico húmedo para cada contenido de humedad se calcula con la fórmula:

dónde:

= Peso volumétrico húmedo en g/cm³.

= Peso del material húmedo compactado en el molde, en gramos.

= volumen del molde en cm³.

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Los contenidos de humedad se calculan por la fórmula:

El peso volumétrico seco para cada peso volumétrico húmedo y su correspondiente humedad se calculan por la fórmula:

que proviene de:

( ) ( )

En estas fórmulas:

= Contenido de humedad en porcentaje.

= Peso de la muestra húmeda, en gramos.

= Peso de la muestra seca, en gramos.

= Peso volumétrico seco, en g/cm³.

= Peso volumétrico húmedo, en g/cm³.

Los pesos volumétrico secos obtenidos y las humedades correspondientes se utilizan para trazar la curva peso volumétrico seco-humedad, marcando en el eje de las abscisas los contenidos de humedad.

En la misma grafica de saturación en que se traza la curva de peso volumétrico seco-humedad debe dibujarse la Curva de Saturación Teórica, llamada también Curva de Cero Vacíos (ver figura 7.3).

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La curva de saturación teórica representa la humedad para cualquier peso volumétrico, que sería necesaria para que todos los vacíos que ajan entre si las partículas sólidas estuvieran llenos de agua.

El peso volumétrico seco correspondiente a la curva de saturación teórica para la humedad dada se calcula con la fórmula:

que proviene de la fórmula:

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En esta fórmula:

= Peso volumétrico seco de la curva de saturación teórica, en kg/m³.

= Densidad absoluta del material que pasa la malla No. 40. En g/cm³.

= Densidad relativa del material que pasa la malla No. 40.

Para un peso volumétrico seco cualquiera (por ejemplo, el peso volumétrico seco en terraplén compacto) y una humedad dada en w de dicho suelo en el estado de compactación en que se encuentre, se puede determinar el porcentaje de huecos llenos de aire en función de la curva de saturación teórica por medio de la fórmula:

dónde:

= Volumen de huecos llenos de aire, en %.

= Peso volumétrico seco del suelo compactado correspondiente a la humedad w.

= Peso volumétrico de la curva de saturación teórica correspondiente a la humedad w.

La curva de saturación teórica tiene por objeto comprobar si la prueba de Proctor fue correctamente efectuada, ya que la curva de saturación y la curva de Proctor nunca deben cortarse dado que es imposible en la práctica llenar totalmente con agua los huecos que dejan las partículas del suelo compactado.

También sirve la curva de saturación teórica para determinar si un suelo, en el estado en que se encuentra en el lugar, es susceptible de adquirir mayor humedad o mayor peso volumétrico fácilmente.

Así, una vez hecha la determinación del peso volumétrico seco y humedad en el lugar se calcula el porciento de huecos llenos de aire con la formula ya descrita.

Si este valor es mayor de 6.5, el suelo se encuentra en condiciones de adquirir un peso volumétrico mayor con la humedad que contiene, o bien, sin variar su peso volumétrico seco, incrementar su humedad.

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Para los suelos cuyo peso volumétrico máximo Proctor es mayor de 1, 300 kg/cm³ el porciento de huecos llenos de aire cuando alcanzan el 100% de compactación con la humedad optima es en promedio de 6.5%, tomando como base la curva de saturación teórica para una densidad de 2.65.

GRAFICA PARA COMPROBAR, APROXIMADAMENTE, LA PRUEBA DE PROCTOR

La siguiente grafica sirve para comprobar, aproximadamente, si una determinada prueba de Proctor estuvo bien ejecutada. Con la humedad y el peso volumétrico seco máximo determinados en la prueba se localiza un punto que debe caer dentro de la zona marcada por las dos líneas de la gráfica (ver figura 7.4).

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PRUEVA ESTANDAR DE PROTER

El objeto de esta prueba es determinar el peso volumétrico seco máximo de compactación Porter y la humedad óptima en suelos con material mayor de 3/8´´ y a los cuales no se les puede hacer la prueba de Proctor. Esta prueba sirve también para determinar la calidad de los suelos en cuanto a valor de soporte se refiere, midiendo la resistencia a la penetración del suelo compactado y sujeto a un determinado periodo de saturación. Como se advierte, la prueba consiste en dos partes:

a) Determinación del peso volumétrico máximo Porter y la humedad óptima. b) Determinación de la resistencia a la penetración después de compactado y sujeto a un

periodo de saturación.

Para llevar a cabo las dos determinaciones anteriores es necesario contar con el siguiente equipo (ver figura 7.5):

Un molde cilíndrico de compactación de 15.75 cm (6´´) de diámetro interior y 20.32 cm (8´´) de altura, provisto de una base con dispositivo para sujetar el cilindro.

Una máquina de compresión con capacidad mínima de 30 toneladas y aproximación en lecturas de más o menos 10 kg para cargas bajas,

Una varilla metálica de 1.9 cm de diámetro y 30 cm de longitud con punta de bala, para el picado del material en el molde.

Una placa circular para compactar con diámetro de 15.50 cm, siendo ligeramente menor que el diámetro interior del cilindro y que pueda sujetarse a la cabeza de aplicación de la carga.

Una placa metálica circular perforada con vástago desplazable colocado en el centro, sobre el cual apoyara el pie del extensómetro.

Un tripié metálico paso sostener el extensómetro durante la saturación.

Un tanque de lámina o mampostería de 30 cm de altura.

Dos placas de carga con diámetro ligeramente menor que el diámetro interior del cilindro, con orificio central de 5.2 cm de diámetro y un peso total de 6 kg.

Un pistón cilíndrico para la prueba de penetración con una sección de 19.35 cm² (3 pulg²) que pueda sujetarse a la cabeza de carga de la máquina.

Un extensómetro de caratula, graduado en milésimos de pulgada, con carrera de 1 pulgada.

Una malla del No. 4 y una malla de 1´´.

Una balanza de 10 kg de capacidad mínima y sensibilidad de un gramo.

Una balanza de sensibilidad de 0.01 gr.

Un horno que mantenga temperatura constante hasta 110°C.

Charolas de lámina galvanizada.

Una probeta graduada de 1 000 CC.

Hojas de papel filtro de 15.75 cm de diámetro.

La muestra para llevar a cabo la prueba estándar de Porter deberá haber sido secada, disgregada y cuarteada de acuerdo con lo ya indicado respecto al comienzo de esta obra. Cuando se ha logrado la disgregación de los grumos, se tamiza la muestra por la malla de 3/4´´.

La cantidad necesaria de muestra para la prueba no deberá ser menor de 16 kg, de los cuales se tomaran por cuarteo porciones de 4 kg para cada determinación del material que paso la malla de 3/4´´.

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Los pasos necesarios para verificar la prueba se detallan a continuación en respecto al orden:

a) Obtención del peso volumétrico seco máximo Porter y la humedad óptima de Porter por compactación de varios especímenes con carga unitaria de 140.6 kg/cm² a diversas humedades.

b) Saturación del espécimen compactado a humedad óptima hasta que alcance su máxima expansión.

c) Determinación de la expansión sufrida por el espécimen durante la saturación. d) Determinación de la resistencia a la penetración. e) Calculo de Valor Relativo del Soporte Normal (C.B.R.).

Como puede observarse, cuando nada más se requiera conocer el peso volumétrico seco máximo Porter la humedad óptima de compactación Porter solo se ejecuta el paso a), mismo que se describe más a delante. Cuando se requiera conocer la calidad del material en cuanto a su valor relativo de soporte, entonces hay que ejecutar los cuatro pasos mencionados anteriormente:

a) Obtención de la humedad óptima y del peso volumétrico máximo Porter. La humedad óptima de Porter es la humedad mínima requerida por el suelo para alcanzar su peso volumétrico seco máximo cuando es compactado con la carga unitaria anteriormente indicada.

Para obtener la humedad optima y el peso volumétrico seco máximo Porter se sigue el procedimiento que a continuación se describe:

A 4 kg de la muestra preparada como se indicó con anterioridad se incorpora cierta cantidad de agua, cuyo volumen se anota, y una vez lograda la distribución homogénea de la humedad se coloca en tres capas dentro del molde de prueba, a cada una de ellas se les da 25 golpes con la varilla metálica. Al terminar la colocación de la última capa se compacta el material aplicando cargas uniformes y lentamente procurando alcanzar la presión de 140.6 kg/cm² en un tiempo de 5 minutos, la que debe mantenerse durante 1 minuto, e inmediatamente hacer la descarga en otro minuto.

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Si al llegar a la carga máxima no se humedece la base del molde, la humedad de la muestra ensayada es inferior a la óptima. Se conserva el material dentro del molde mientras no se haya definido cuál es el espécimen que se encuentra con la humedad óptima o muy cercano a ella.

A otra porción de 4 kg del material se le adiciona una cantidad de agua igual a la del espécimen anterior más 80 cc y se repite el proceso descrito. Si al aplicar la carga máxima se observa que se humedece la base del molde por haberse iniciado la expulsión de agua, el material muestra una humedad ligeramente mayor que la óptima de Porter. Para fines prácticos es conveniente considerar que el espécimen se encuentra con la humedad óptima cuando se inicia el humedecimiento de la base el molde, siendo esta humedad la más adecuada para efectuar la compactación.

Se determina la altura del espécimen restando la altura entre la cara superior de este y el borde del molde de la altura total del molde, y con este dato se calcula el volumen del espécimen. Se pesó el espécimen con el molde de compactación, se le resta el eso del molde y se calcula el peso volumétrico húmedo con la siguiente formula:

siendo:

= Peso volumétrico húmedo, en g/cm³ o kg/m³.

= Peso del material húmedo compactado dentro del cilindro Porter, en gramos o en kilogramos.

= Volumen del espécimen en, cm³ o en m³.

Se extrae el espécimen del molde y se pone a secar, teniendo cuidado de no perder material en la manipulación, a una temperatura constante de 100-110°C hasta peso constante. Se deja enfriar el material y se pesa para calcular la humedad.

siendo:

= Contenido de humedad en porciento.

= Peso del material húmedo (cilindro entero) en gramos.

= Peso del material seco (cilindro entero) en gramos.

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COMPACTACIÓN

El peso volumétrico máximo se calcula por la fórmula:

En caso de que en la segunda determinación no se humedezca la base del molde al aplicar la carga máxima, se preparara una nueva muestra incrementando la cantidad de agua en 80 cc con respecto a la cantidad anteriormente empleada y se repite el proceso de compactación. Esta misma secuela de prueba continúa hasta lograr que se inicie el humedecimiento de la base del molde.

Hasta aquí se ha determinado la humedad óptima de compactación Porter y el peso volumétrico seco máximo Porter.

b) Saturación del espécimen compactado a humedad óptima. Para la saturación se selecciona el espécimen inmediato anterior a aquel en donde se inició la expulsión de agua, se mide su altura en milímetros y se colocan uno o dos hojas de papel filtro en la cara superior, la placa perforada y las placas de carga y se introduce en el tanque de saturación (ver figura 7.6a 7 7.6b). Sobre los bordes del molde se coloca el tripié con el extensómetro, anotándose la lectura inicial de este. Se mantiene el espécimen dentro del agua y se hacen lecturas diarias del extensómetro.

Cuando se observa que cesa la expansión deberá anotarse la lectura final del extensómetro y sacar del tanque el molde con el espécimen para sujetar este a la prueba de penetración. El periodo de saturación varía por lo general entre 3 y 5 días.

c) Determinación de la expansión. La diferencia de lecturas final e inicial del extensómetro, expresada en milímetros, se divide entre la altura en milímetros del espécimen antes de sujetarlo a la saturación y este cociente multiplicado por 100 expresa el valor de expansión que debe compararse con el que marque la especificación correspondiente. Usualmente, para bases de pavimento la expansión no debe ser mayor de 1%, para sub-base de 2% y para subrasante 3%.

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COMPACTACIÓN

d) Determinación de las resistencias a la penetración. Al molde con el espécimen que fue retirado del tanque de saturación se le quita el tripié y el extensómetro y con todo cuidado se acuesta sin quitar las placas, dejándolo en esta posición durante tres minutos para que se escurra el agua. Se lleva a la prensa, se retiran las placas y el filtro y se colocan nuevamente las dos placas de carga.

El pistón para la prueba de penetración debe para a través de los orificios de las placas hasta tocar la superficie de la muestra, se aplica una carga inicial que no sea mayor de 10 kg e inmediatamente después, sin retirar la carga, se ajusta el extensómetro de caratula para registrar el desplazamiento vertical del pistón (ver figura 7.7).

Se procede a la aplicación lenta de cargas continuas con pequeños incrementos y se anotan las cargas correspondientes a cada una de las siete penetraciones indicadas en la tabla 7.1.

e) Cálculo del Valor Relativo de Soporte Normal de Suelo (C.B.R.). El valor relativo de soporte de un suelo (C.B.R.) es un índice de resistencia al esfuerzo cortante en condiciones determinadas de compactación y humedad, y se expresa como el tanto por ciento de la carga necesaria para introducir un pistón de sección circular en una muestra de suelo, respecto a la precisa para que el mismo pistón penetre a la misma profundidad de una

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COMPACTACIÓN

muestra tipo de piedra triturada. Por lo tanto, si P₂ es la carga en kg necesaria para hacer penetrar el pistón en el suelo en estudio, y Pₓ = 1 360 kg, la precisa para penetrar la misma cantidad en la muestra tipo de piedra triturada, el Valor Relativo de Soporte del suelo vale.

La carga registrada para la penetración 2.54 mm (0.10´´) del inicio anterior se debe expresar como un porcentaje de la carga estándar de 1 360 kg, y si la prueba estuvo bien ejecutada, por el porcentaje así obtenido es el Valor Relativo de Soporte Normal (C.B.R.) correspondiente a la muestra ensayada.

Con el fin de saber si la prueba estuvo bien realizada se dibuja la curva carga-penetración, anotando en las abscisas las penetraciones y en las ordenadas las cargas registradas. Si eta curva es defectuosa se debe probablemente a que la carga inicial de la prueba fue mayor a los 10 kg especificados, debiendo por tanto, repetirse la prueba.

Con el resultado del C. B. R. de esta prueba se puede clasificar el suelo usando la tabla 7.2, que indica el empleo que puede dársele al material en lo al C.B.R. se refiere.

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COMPACTACIÓN

MODULO DE REACCION DEL SUELO

El módulo de reacción del suelo (k) de un suelo (en estado natural, subrasante, sub-base o base), conocido en algunos lugares como coeficiente de balasto, es una característica de resistencia que se considera constante, lo que implica elasticidad del suelo. Su valor numérico depende de la textura, compacidad, humedad y otros factores que afectan la resistencia del suelo. Las pruebas han demostrado que el módulo de reacción de los suelos varía con el área cargada y con la cantidad de asentamiento. Por lo anterior, es usual que la determinación de K se haga por medio de una placa circular de 76.2 cm (30´´) de diámetro bajo una presión tal que produzca una deformación del suelo (incrustamiento de la placa) de 0.127 cm (0.05´´), con lo que se tiene (ver figura 7.9):

⁄ ⁄

Otras veces el módulo de reacción k del suelo e define como el correspondiente a la relación de una presión de 0.7 kg/cm² (10 lb/pulg²) a su deformación correspondiente en centímetros (o en pulgadas)

( )

⁄ ⁄

( )

La grafica correspondiente a la prueba para determinar el valor de K con la placa ya mencionada es el tipo e la ilustrada en la figura 7.10.

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COMPACTACIÓN

Cuando se emplean placas pequeñas de diámetro D menores a la de 76.2 cm (30´´) es necesario hacerla siguiente correlación:

La curva esfuerzos-deformaciones puede hacerse a base de incrementos de carga e ir midiendo las deformaciones correspondientes y llegar, por ejemplo, hasta una deformación de 0.127 x 2 = 0.254 cm, con lo cual, tomando un coeficiente de seguridad igual a 2, se puede obtener el esfuerzo de trabajo del suelo. Debe recordarse que este esfuerzo solamente es representativo de una profundidad de 1.5 a 2 veces el diámetro de la placa empleada.

En la figura 7.11 se muestra una curva que relaciona el C.B.R para 0.254 cm (1´´) de penetración y el K (módulo de reacción del suelo) para una penetración de 0.127 cm (0.05´´)

Algo muy importante con relación al módulo de reacción del suelo cuando este data vaya a ser empleado para el cálculo de pavimentos de concreto hidráulico es que K tiene más efecto sobre el espesor de las losas para cargas pesadas que para cargas livianas, debido a que a mayor presión se reduce el radios circular equivalente al área real dejado por la llanta. Un valor aproximado de K seria, según Braja Das es:

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COMPACTACIÓN

La curva esfuerzo-deformaciones puede hacerse a base de incrementos de carga e ir midiendo las deformaciones correspondientes y llegar, por ejemplo, hasta una deformación de 0.127 x 2 = 0.254 cm, con lo cual, tomando un coeficiente de seguridad igual a 2, se puede obtener el esfuerzo de trabajo del suelo. Debe recordarse que este esfuerzo solamente es representativo de una profundidad de 1.2 a 2 veces el diámetro de la placa empleada.

En la figura 7.11 se muestra una curva que relaciona el C.B.R para 0.254 cm (0.1´´) de penetración y el K (módulo de reacción del suelo) para una penetración de 0127 cm (0.05´´).

Algo muy importante con la relación al módulo de reacción del suelo cuando esta dato vaya a ser empleado para el cálculo de pavimentos de concreto hidráulico es que k tiene ms efecto sobre el espesor de las losas para cargas pesadas que para cargas livianas, debido a que a mayor presión se reduce el radio del área circular equivalente al área real dejado por la llanta. Un valor aproximado de K sería, según Braja Das es:

( ) ⁄ ⁄

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COMPACTACIÓN

VALORES APROXIMADOS Y EXPANSIONLIBRE

Suelos con L.L. arriba del 50% presenta un C.B.R. entre 1.5% y 5%.

Suelos con L.L. abajo del 50% presenta un C.B.R. entre 5% y 15%.

El valor del C.B.R. anda alrededor de:

( )( ) en %.

La expansión libre de un suelo se obtiene midiendo 10cc del suelo que se ha pasado por la malla #40 y vaciándolo en una probeta que contiene agua hasta los 100 C.C. que se asiente. Ya asentado se mide el volumen que ocupa el suelo en el fondo de la probeta y se obtiene el porcentaje de expansión así:

( )

donde:

E.L. = Expansión libre en %.

V = Volumen del suelo después de la expansión.

= Volumen del suelo antes de la expansión = 100 C.C.

Según kassiff, el cambio de volumen vale:

( ) , en %. Menor a 1.5% es bajo. Entre 1.5% y 5% se considera medio, y entre 5%

y 25%, muy alto.

Según Teng, el módulo de reacción horizontal vale:

En arenas;

Los valores de son: 8 en eran suelta, 24 en arena media y 65 en arena densa. Si el suelo está saturado los valores deben reducirse a la mitad.

, con valores de:

= 0 a 50 lb/pie³ para arcilla suave.

= 85 para arcilla compactada.

= 170 para arcillas muy compactadas.

= 350 para arcillas duras.

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