Clasificacion y compactacion de los suelos

1. Rodillos Vibratorios e) Compactación por métodos mixtos. Los equipos mixtos están representados por los rodillos lisos vibratorios. PRUEBAS DE LABORATORIO Las pruebas de laboratorio de acuerdo al método de compactación pueden ser de los siguientes tipos: a) Pruebas dinámicas • Proctor Estándar y Modificado • Impacto California • Británica Estándar • E-10 del Vs Bureau b) Pruebas Estáticas o Precisión • Porter Sopc) Pruebas por Amasado • Miniatura Harvard • Hveend) Pruebas por Vibración • Mesa Vibratoriae) Pruebas Especiales • Pruebas Nucleares Equipo Proctor Mesa Vibratoria CONTROL DE COMPACTACION La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, la que presenta diferentes valores al ser medida en el campo y en laboratorio, debido a la diferencia de condiciones existentes. Por lo tanto un control de compactación se efectúa relacionando estos dos valores, lo que se conoce como grado de compactación: d G.C. (%) = ---------- x 100  d max d : Densidad Natural del Suelo  d max : Densidad Máxima Obtenida en Laboratorio Es necesario indicar que la densidad seca no solamente es función de la compactación recibida sino de otros factores como: granulometría, humedad, efecto y aunque, espesor real de la capa en un punto dado, angularidad, error accidental de la medida, etc., los que varían de un punto a otro originando fluctuaciones en los resultados para una misma calidad de compactación, siendo necesario una aproximación de +/- 3 puntos y desviación de 0.08 gr/cm 3para suelos de grano fino y 0.16 gr/cm 3 para suelos de grano grueso.

2. Rodillo Pata de Cabra Compactación por Presión. Los equipos por presión están constituidos por los rodillos lisos y neumáticos, presentando las siguientes características: Rodillos Lisos  En un rodillo liso la compactación se realiza de arriba hacia abajo disminuyendo con la profundidad de la capa  Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.  Se recomienda un número de 8 pasadas.  Son utilizados principalmente en suelos gravosos y arenosos limpios así como para el acabado de la superficie superior de las capas compactadas y en los concretos asfálticos. Rodillos Neumáticos .Las características de los equipos neumáticos que influyen en la compactación son: la presión del aire en los neumáticos y el área de contacto entre el neumático y el terreno.  Se recomienda compactar en capas sueltas de 20cm.  Se recomienda un numero de pasa de 16.  Son aplicables principalmente a los suelos arenosos con finos poco plásticos, tratamientos superficiales, etc.

3. La compactación se mide cuantitativamente por la densidad seca del suelo, en cual esta íntimamente relacionado con la densidad húmeda del suelo y el contenido de agua que posee este, estando estos valores influenciados por una seria de factores: • Humedad • Tipo de Suelo • Energía Especifica • El Método de Compactación • La Recompactación • La Temperatura y la Presencia de Otras Sustancias. Energía Especifica o intensidad de compactación Cuando se emplea en el laboratorio la compactación por impacto la energía queda definida por: NnWh Ec = V Ec : Energía Especifica o Energía de Compactación N : Numero de golpes del pisón por cada capa n : Numero de capas W : Peso de pisón compactador h : Altura de caída del pisón V : Volumen total del molde de compactación

4. La compactación de campo de acuerdo a la forma de aplicación de la carga puede clasificarse: a) Compactación por Amasado b) Compactación por Presión c) Compactación por Impacto d) Compactación por Vibración e) Compactación por Métodos Mixtos a) Compactación por Amasado. Los equipos por amasado están constituidos básicamente por el rodillo pata de cabra, el cual se caracteriza por:  La compactación se realiza de abajo hacia arriba, originando una mayor presión en el lecho inferior.  Se recomienda compactar en capas de 0.30m de espesor, utilizando una penetración del vástago del 20% al 50% de su longitud de acuerdo a la plasticidad del suelo  Se recomienda un número mínimo de 24 pasadas.  Son apropiados para suelo finos (cohesivos)

5. VENTAJAS  Aumenta la resistencia y capacidad de carga del suelo.  Reduce la compresibilidad y disminuye la aptitud para absorber el agua.  Reduce los asentamientos debido a la disminución de la relación de vacíos.  Reduce el efecto de contracción.  Mejora las condiciones de esfuerzo -deformación del suelo. DESVENTAJAS  La compactación muy intensa produce un material muy susceptible al agrietamiento.  Aumenta el potencial de hinchamiento (con la humedad) en suelos finos y el potencial de expansión por las heladas. CURVA DE COMPACTACION Cuando se compacta un suelo bajo diferentes condiciones de humedad y siendo cualquiera el método empleado, se relaciona las densidades con los porcentajes de humedad, lo que da como resultado una curva como la que se muestra: Las curvas nos indican un máximo absoluto para el valor de ladensidad (MDS) y la humedad correspondiente a este punto(OCH).Cada suelo tiene su propia curva de compactación, que escaracterística del material y distinta de otros suelos.A la parte de curva situada en el lado izquierdo se le conocecon el nombre de rama seca y al de la derecha como ramahúme

6. La compactación en el proceso realizado generalmente por medios mecánicos por el cual se obliga a las partículas de suelo a ponerse mas en contacto con otras, mediante la expulsión del aire de los poros , lo que implica una reducción mas o menos rápida de las vacíos, lo que produce en el suelo cambios de volumen de importancia, principalmente en el volumen de aire, ya que por lo general no se expulsa agua de los huecos durante el proceso de compactación, siendo por lo tanto la condición de un suelo compactado la de un suelo parcialmente saturado.

7. ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE. Se utiliza en suelos arcillosos este ensayo permite obtener en forma cuantitativa valores de la resistencia a la compresión(qu) y por ende la resistencia al esfuerzo cortante. Referencias ASTM D-2166-98. L muestra debe ser inalterada de 4cm de diámetro y 6cm de longitud se debe determinar la densidad natural y el contenido de humedad de la muestra luego se determina la deformación axial unitaria. Los resultados se dibujan en escala natural. ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL. Con este ensayo se estudia con mayor precisión los suelos finos saturados, superando inconvenientes que presenta el aparato de corte directo. El tamaño de la muestra que se ensaya en el aparato de corte triaxial depende del modelo de aparato. La altura de la muestra es el doble del diámetro.

8. CIRCULO DE ESFUERZOS DE MOHR. Las ecuaciones del esfuerzo normal y esfuerzo tangencial representan un circulo de esfuerzos en el plano xy siendo su radio igual T1-T3/2, R=cortante máximo. Es costumbre dibujar el circulo de Mohr en el primer cuadrante ENSAYO DE CORTE DIRECTO. Mediante este ensayo se determina el Angulo de fricción interna y la cohesión del suelo con estos parámetros se obtiene la capacidad portante del suelo. Referencias: ASTM D3080. Para el ensayo se necesita 03 muestras inalteradas con el muestreador rectangular de 10cm de lado y 4cm de altura. Se dibuja los esfuerzo normales y esfuerzos tangenciales máximos a cada nuestra(escala natural)

9. COHESIÓN. Es la atracción entre partículas originada por las fuerzas moleculares y las partículas de agua La cohesión se mide en: Kg/cm2. En los suelos arcillosos la cohesión es alta de 0.25Kg/cm2 a 1.5Kg/cm2 , los suelos limosos tienen poca cohesión, en las arenas la cohesión es nula. FRICCIÓN INTERNA. Es la resistencia al deslizamiento alcanzado por la fricción que hay entre las superficies de contacto por lo tanto depende de la granulometría del material- La fricción interna de un suelo esta definida por el ángulo cuya tg es la relación entre la fuerza que resiste al deslizamiento y la fuerza normal P aplicada.

10. . TEORÍA DE COULOMB. La primera hipótesis en la resistencia al esfuerzo de corte de un suelo fue presentada por Coulomb (1773) como la siguiente: S = C +σn Tangφ (1) S : Resistencia al esfuerzo cortante. C : Cohesión del suelo. C’: Valor efectivo cuando se usa σ’. φ : Angulo de fricción interna. φ’: Angulo efectivo de fricción interna obtenido usando σ’ Terzaghi (1925) hizo notar la necesidad de considerar el efecto de la presión de poros en la resistencia del suelo. Hvorslev (1937) utilizó los datos de laboratorio para verificar el uso de los parámetros en presiones efectivas y obtener la ecuación de la Resistencia al

11. LA EVALUACION DE LA RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE DE LOS SUELOS La evaluación incluye analizar los siguientes problemas: a. Selección adecuada de los taludes para terraplenes y excavaciones (incluyendo los cortes en carreteras) b. Determinación de la carga que un suelo puede resistir con cierta seguridad, incluyendo la carga que terraplenes, rellenos y diques imponen sobre el suelo de cimentación. c. Determinación de la capacidad de soporte para zapatas y losas de cimentación d. Determinación de la resistencia al esfuerzo del corte desarrollado entre el suelo y pilote o cajón de cimentación.

12. Estabilizacion constructiva, lo más común en la mayoría de los casos se requiere de un porcentaje cerca del 3%. Procedimiento Constructivo: La capa inferior a la que se va a estabilizar, deberá estar totalmente terminada, el mezclado puede realizarse en una planta adecuada o en campo, obteniéndose mejores resultados en el primer caso, la cual puede agregarse en forma de lechada, a granel o en sacada. Si se agrega en forma de lechada, ésta se disuelve en el agua de compactación, la que se incrementa en un 5%. Cuando se efectúa el mezclado en el campo, el material que se va a mejorar deberá estar disgregado y acamellonado, se abre una parte y se le agrega el estabilizador distribuyéndolo en el suelo para después hacer un mezclado en seco, se recomienda agregar una ligera cantidad de agua para evitar los polvos.

13. CONTROL EN EL TERRENO Consiste en determinar la densidad seca del suelo «insitu». Existen diferentes métodos entre los que mencionaremos: a. Método toma muestras b. Método del volumétrico c. Método del cono de arena d. Por medio de fluidos e. Por medio de membranas f. Método nuclear del balón de jebe Método del Cono de Arena Para obtener un Grado de Compactación adecuado se tiene que seguir la siguiente secuencia: Tipo de suelo Grado de Equipo de Prueba de Compactación Compactación Laboratorio

13.1. CBR es la carga unitaria correspondiente a 0.1” ó 0.2” de penetración, expresada en por ciento en su respectivo valor estándar. También se dice que mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controlada. El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte, que no es constante para un suelo dado sino que se aplica solo al estado en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo. el cbr se utiliza para • Determinar el índice de resistencia de los suelos denominado Relación de soporte de california (CBR) evaluando la resistencia potencial del material ya sea subrasante, base, subbase empleados en el diseño de pavimentos. • Establecer una relación entre el comportamiento de los suelos principalmente utilizados como bases y sub. rasantes bajo el pavimento de carreteras y aeropistas, determinando la relación entre el valor de CBR y la densidad seca que se alcanza en el campo.ESPECIFICO • Determinar un índice CBR, que nos permita expresar las características de resistencia y deformación del suelo extraído (arena y afirmado). • Obtener un resultado lo más exacto posible para realizar correctamente una expresión gráfica Fuerza v/s Penetración del ensayo de la muestra de suelo. • Determinar los valores de humedad, densidad seca, y CBR para cada punto de las diferentes energías de compactación. • Analizar el valor obtenido en el ensayo de CBR y dar un criterio sobre su calidad y utilización en obra.

14. Estabilización con Cal La cal hidratada es el agente estabilizador que se ha usado más profusamente a través de la historia, pero solo recientemente se han hecho estudios científicos relacionados a su empleo como estabilizador de suelos y se han cuantificados sus magníficos resultados.

15. Estabilización Química: Responde a la aplicación de productos químicos, los que generalmente son productos que poseen una "patente", como: Cal: Económica para suelos arcillosos (disminuye plasticidad) Cemento Pórtland: para arenas o gravas finas (aumenta la resistencia) Productos asfálticos: Para material triturado sin cohesión (emulsión, muy usada) Cloruro de sodio y cloruro de calcio: Para arcillas y limos (impermeabilizan y disminuyen los polvos) Escorias de fundición: Comúnmente en carpetas asfálticas, dan mayor resistencia, impermeabilizan y prolongan la vida útil

16. Estabilización física: Lo que se busca es una adecuada granulometría mediante el aporte de materiales cohesivos o granulares o ambos a la vez, al primitivo suelo. Utilizando: Geo textiles (son telas permeables no biodegradables que pueden emplearse como filtros y para controlar la erosión de suelos y el transporte de lodos), Consolidación y mezclas de suelos.

17. Estabilizacion de suelos: conjunto de fenómenos mecánicos físicos, químicos y físico-químicos, tendientes a modificar las propiedades de los suelos que interesan, para una determinada aplicación en ingeniería, haciendo que el material suelo sea adecuado para el uso y diseño previsto, reemplazando a otros materiales no disponibles o más costosos. Las propiedades a las que se alude son:  Comportamiento bajo cargas  Cambios volumétricos  Impermeabilidad  Compresibilidad

18. El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos - SUCS (Unified Soil Classification System(USCS)) es un sistema de clasificación de suelos usado en ingeniería y geología para describir la textura y el tamaño de las partículas de un suelo. Este sistema de clasificación puede ser aplicado a la mayoría de los materiales sin consolidar y se representa mediante un símbolo con dos letras. Cada letra es descrita debajo (con la excepción de Pt). Para clasificar el suelo hay que realizar previamente una granulometría del suelo mediante tamizado u otros. También se le denomina clasificación modificada de Casagrande. Primera y/o segunda letra Símbolo Definición G grava S arena M limo C arcilla O orgánico Segunda letra Letra Definición P pobremente graduado (tamaño de partícula uniforme) W bien gradado (tamaños de partícula diversos) H alta plasticidad L baja plasticidad

19. Método AASHTO, este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en siete grupos, basado en las determinaciones de laboratorio de granulometría, límite líquido e índice de plasticidad. La evaluación en cada grupo se hace mediante un "índice de grupo", el cual se calcula por la fórmula empírica: IG = (F - 35) (0,2 + 0.005 (Wl - 40)) + 0,01 (F - 15) (IP - 10).

19.1. La determinación y cuantificación de las diferentes propiedades de un suelo, tienen como objetivo último el establecimiento de una división sistemática de los diferentes tipos de suelos existentes atendiendo a la similitud de sus caracteres físicos y sus propiedades geo mecánicas. Una adecuada y rigurosa clasificación permite al ingeniero civil tener una primera idea acerca del comportamiento que debe esperar de un suelo como fundación, a partir de propiedades de sencilla determinación; normalmente suele ser suficiente conocer la granulometría y plasticidad de un suelo para predecir su comportamiento mecánico.

20. Existen muchos métodos para clasificar los suelos, pero los mas usados son Método AASHTO Método Unificado SUCS

21. Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que tiende a desarrollarse en la superficie de las rocas emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos (meteorización)