Ejercicios de Compactación de Suelos. Parte I

EJERCICIOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS. NURR ��

EJERCICIOS DE COMPACTACIÓN DE SUELOS. Problema Nº 01. Un material de préstamo será utilizado para la construcción de los

terraplenes de una autopista. Los resultados del ensayo de compactación se muestran a continuación:

ENSAYO DE COMPACTACIÓN T180-D MODIFICADO (Volumen del cilindro = 2145cm³ )

Peso del suelo compacto+molde [gr] 9417,00 9681,00 9745,00 9753,00 9613,00 Peso del molde [gr] 5095,00 5095,00 5095,00 5095,00 5095,00

Peso del suelo compacto [gr] 4322,00 4586,00 4650,00 4658,00 4520,00 Densidad húmeda [Kg/m³] 2014,92 2138,00 2167,83 2171,56 2107,23

Contenido de Humedad (%) Capsula Nº 10 11 15 12 14 Peso de la capsula [gr] 83,70 77,56 81,73 81,15 83,01 Peso de la capsula + Suelo húmedo (Wh) [gr] 181,23 106,87 117,23 153,94 142,21 Peso de la capsula + Suelo seco (Wd) [gr] 176,02 105,11 114,91 148,60 136,52 Peso del Agua (Wω = Wh - Wd) [gr] 5,21 1,76 2,32 5,34 5,69 Peso de la muestra seca (Ws) [gr] 92,32 27,55 33,18 67,45 53,51 Contenido de humedad (ω = Wω/Ws) [%] 5,64 6,39 6.99 7,92 10,63 Densidad seca (γd = γh/(1+ω)) [Kg/m³] 1907,35 2009,59 2026,20 2012,19 1904,75

Curva de Saturación (Gs=2.63) % de Humedad [%] 10 11 12 13 14 Densidad seca en cond. Saturada. [Kg/m³] 2082,34 2039,87 1999,09 1959,91 1922,23


Se pide: 1.1.- Determinar la Densidad Máxima Seca y el Contenido de Humedad Óptimo.


1.2.- Si se está compactando con 13% de contenido de humedad ¿Cuánto es el valor de la densidad seca que se puede alcanzar?

1.3.- Si se está compactando con 8% de contenido de humedad ¿Cuánto es el máximo valor

de la densidad seca que se puede alcanzar?


1.4.- Para lograr una densidad seca mínima de 2050 kg/m³ ¿Cuál es el máximo contenido de humedad con que se debe trabajar?

1.5.- ¿Con que contenido de humedad se debe compactar el suelo para lograr la condición

óptima si se requiere una densidad seca compacta de 2080 kg/m³?


Problema Nº 2: Con ese material se ejecutó un terraplén de prueba trabajando con el contenido de humedad óptimo. El material en el camión presenta un peso unitario seco de 1735 kg/m³. En el proceso de extendido el material pierde un 5% de volumen de vacíos. Las mediciones de campo del terraplén de prueba fueron las siguientes:

# de Pasadas

Primera Capa Segunda Capa H(cm) e γd(Kg/m³) H(cm) e γd(kg/m³)

0 37,0 0,490 1765,10 30,0 0,490 1765,10 2 35,9 0,446 1818,81 28,4 0,411 1863,93 4 34,9 0,405 1871,89 27,5 0,366 1925,33 6 34,0 0,369 1921,11 26,8 0,331 1975,96 8 33,6 0,353 1943,83 26,3 0,306 2013,78 10 33,2 0,337 1967,09 26,1 0,296 2029,32 12 32,8 0,321 1990,91 26,05 0,294 2032,46 14 32,5 0,309 2009,17 26,04 0,293 2034,03 16 32,2 0,297 2027,76 26,04 0,293 2034,03

e(camión) = ��∗��

�� 1 ………. e(camión) =

�,��∗��

�� 1………. e(camión) = 0,516

e(extend)= e(camión) - 5% e(camión)….. e(extend)=95%*0,516….. e(extend) = eo = 0,490

γdo = ��∗��

�� ….. γdo =

�,��∗��

��,�� ……. γdo =1765,10kg/m³

Vo = Vv +Vs… Vo = (1+eo)*Vs … Vs = Vo / (1+ eo) Vo = A*37cm …. Vs = A*37cm / (1+eo) Si se pasa el compactador 2 veces la altura del ter raplén baja a 35,9cm, entonces:

V2 = Vv +Vs… V2 = (1+e2)*Vs … Vs = V2 / (1+ e2) V2 = A*35,9cm …. Vs = A*35,9cm / (1+e2)

Igualando el Vs tenemos: A*37cm / (1+eo) = A*35,9cm / (1+e2) Despejando e2 = 0,446

γd2 = ��∗��

�� ….. γd2 =

�,��∗��

��,�� ……. γd2 =1818,81 kg/m³

Si se pasa el compactador 4 veces la altura del ter raplén baja a 34,9cm, entonces:

V4 = Vv +Vs… V4 = (1+e4)*Vs … Vs = V4 / (1+ e4) V4 = A*34,9cm …. Vs = A*34,9cm / (1+e4)

Igualando el Vs tenemos: A*37cm / (1+eo) = A*34,9cm / (1+e4) Despejando e4 = 0,405

γd4 = ��∗��

�� ….. γd4 =

�,��∗��

��,�� ……. γd4 =1871,89 kg/m³

Se realizan los cálculos para los demás datos de la tabla.


Se grafican los resultados para la primera capa (H= 37cm)

Se grafican los resultados para la segunda capa (H= 30cm)

En el campo se decide trabajar colocando capas de H=30cm, 4 pases de la compactadora y

un contenido de humedad de 8,4%.


2.1.- Se tiene una flota de 5 camiones de 18m³ cada uno, determine la cantidad de agua (litros) que se debe agregar en cada faena al material extendido, si el suelo de prestamo en su estado natural tiene un contenido de humedad de 4%.

V(camión) = (18m³/camion)*5camiones = 90m³ [e(camión) = 0,516] Vcamión = Vv +Vs… Vcamión = (1+ecamión)*Vs … Vs = Vcamión / (1+ecamión) Vs = 90m³/(1+0,516) ……. Vs = 59,367m³

γdo =1765,10kg/m³ (Densidad del material extendido) [e(extend) = eo = 0,490]

Vextendido = (1+eextend)*Vs …. Vextendido = (1+0,490)*59,367m³ …. Vextendido = 88,457m³

γdo = ��

� …. Ws = γdo*Vm ….. Ws = 1765,10 * 88,457…. Ws = 156.123,10 kg = 156,123 Tn

∆ω = ωcomp - ωnat ..… ∆ω = 8,4% - 4% ..… ∆ω = 4.4%

∆ω = ω

! ….. Wω =∆ω*Ws ….. Wω =4,4%*156,123 Tn … Wω =6,869Tn = 6869 lts

Se deben agregar 6869lts de agua por cada cinco camiones de material traido del prestamo. 2.2.- Para la construcción de un terraplen de sección transversal como el que se indica en la figura, determine el número de viajes requeridos para la construcción de 3.5km de longitud. Base = 0,45 + 10 + 0,45 = 10,90m Área = 10,45 * 0,90 = 9,405m² Volumen Terraplen = 9,405 * 3500 = 32.917,50m³ (compactado)

γcomp =1975 kg/m³ (Ver gráfico)

e(comp) = ��∗��

��"�� 1 ………. e(comp) =

�,��∗��

�� 1………. e(comp) = 0,332

Vcomp = (1+ecomp)*Vs ….VS = Vcomp /(1+ ecomp)….VS = 32917,50/(1+0.332) … Vs = 24.712,838m³ Vcamión = (1+ecamión)*Vs …. Vcamión = (1+0.516)*24.712,838 … Vcamión = 37.464,662m³ Nº de viajes = 37.464,662 / 18 ….. Nº de viajes = 2081,370 ≈ 2082 viajes ≈ (417 faenas de 5 camiones)


2.2.- Para las condiciones de trabajo en el proceso de compactación de campo, determine la longitud extendida de la capa inicial por cada faena (5 camiones) y la altura de la capa después de compactada. Base = 10,90m Ancho sup = 0,30 + 10 + 0.30 = 10,60m Área (extend) = 10,75 * 0.30 = 3,225m² Para una faena de 5 camiones …. Vextendido = 88,457m³ .… Lextendido = 88,457 / 3,225 = 27,429m

Vextendido = (1+eextend)*Vs…… Vs = Vextendido / (1+eextend)…… Vs = A*0.30/(1+ eextend)

Vcomp = (1+ecomp)*Vs ….. Vs =Vcomp / (1+ecomp) …… Vs= A*hcomp / (1+ecomp)

A*0.30/(1+eextend) = A*hcomp / (1+ecomp) …. hcomp = �.��$%&'(�

��$$)*$+,� = �.��,��

��,��

hcomp =0.268m ≈ 27cm 2.3.- Determine la separación que debe dejarse en cada descarga de material para ser extendido en la primera capa.

Para un camión (18m³)...... [e(camión) = 0,516] ….. [e(extend) = 0,490]

Vcamión=(1+ecamión)*Vs…Vs=Vcamión/(1+ecamión)...Vs=18/(1+0.516)…Vs = 11,873m³ (por camión)

Vextendido = (1+eextend)*Vs … Vextendido = (1+0.490)*11,873…. Vextendido =17,691m³ (por camión)

Lextendido = 17,691 / 3,225 = 5.486m ≈ 5.5m (separación de cada descarga)

2.4.- Determine el volumen total a ser excavado en el préstamo para la construcción del terraplén, si el suelo en su estado natural tiene un peso volumétrico seco de 1900kg/m³.

Volumen Terraplen = 32.917,50m³ (compactado) ………. e(comp) = 0,332

Vcomp = (1+ecomp)*Vs ….VS = Vcomp /(1+ ecomp)….VS = 32917,50/(1+0.332) … Vs = 24.712,838m³

e(nat) = ��∗��

�� -�� 1 ………. e(nat) =

�,��∗��

�� 1………. e(nat) = 0,384

Vnat = (1+enat)*Vs …. Vnat = (1+0.384)*24.712,838 … Vnat = 34.202,568m³

Ejercicios de Compactación de Suelos. Parte I

Documents

Transcript of Ejercicios de Compactación de Suelos. Parte I