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influencia de la energia de compactacion en la densidad seca de un suelo. proctor modificado.
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Artículo Científico / Scientific Paper
1
INFLUENCIA DE LA ENERGIA DE COMPACTACION EN LA
DENSIDAD SECA DE LOS SUELOS GRANULARES DE LA CIUDAD
UNIVERSITARIA UANCV – JULIACA.
INFLUENCE OF THE COMPACTION ENERGY IN DRY DENSITY OF
GRANULAR SOILS THE UNIVERSITY CITY UANCV - JULIACA
Diego Ayamamani Quispe
1
Resumen Abstract
La compactación de suelos es un tema muy
importante en el desarrollo y construcción de obras
civiles, la compactación tiene como principal factor
determinante a la Energía de Compactación,
mediante el ensayo “Proctor Modificado” se
determina la densidad seca máxima y la humedad
optima a una determinada energía que es constante
y que en este trabajo nos sirvió para hallar la
humedad Optima que debe de tener el suelo que se
analizó.
En esta investigación la energía de compactación se
manejó dentro de un rango de 1300 – 4100kN a
intervalos de 700kN, para modificar dicha energía
se controló el número de golpes siendo el factor de
quien depende la energía de compactación, donde
el objetivo principal fue, analizar el
comportamiento de la densidad seca variando la
energía de compactación. Teniendo como resultado
que la energía de compactación influye de manera
determinante y proporcional sobre la densidad
Seca.
Palabras Clave: Energía de compactación,
densidad seca, compactación de suelos, humedad
optima, proctor modificado, investigación
experimental.
Soil compaction is a very important in the
development and construction of civil works issue,
compacting its main determining factor compaction
energy through the essay "Modified Proctor"
maximum dry density and optimum moisture is
determined one certain energy that is constant and
that served us in this work to find the optimum
moisture must have the soil analyzed.
In this research the compaction energy was handled
within a range of 1300 - 4100kN at intervals of
700kN, to change that energy the number of strokes
is controlled to be the factor which oversees the
compaction energy, where the main objective was to
analyze the behavior of the dry density varying
compaction energy. With the result that the
compaction energy has a decisive and proportionate
manner on the dry density.
Keywords: Energy compaction, dry density, soil
compaction, optimum moisture, modified proctor,
experimental research.
1 Estudiante de la Carrera Académico Profesional de ingeniería Civil, ciclo en curso “V” en la Universidad Andina Nestor
Caceres Velasquez de la ciudad de Juliaca. Autor de correspondencia: teléfono +51-973 181928, Correo Electronico: [email protected]
Artículo Científico / Scientific Paper
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1. Introducción La energía de compactación es la cantidad de
energía que se utiliza en el proceso de
compactación, energía que puede variar de
acuerdo a factores que pueden ser: número de
capas, cantidad de golpes por capa. La energía de
compactación se utiliza en la Compactación de
Suelos.
La compactación de Suelos es un proceso que
busca el mejoramiento del terreno a través de la
reducción de vacíos por un proceso mecánico de
compactación a este proceso se le denomina
“Ensayo Proctor”. Por medio de este proceso se
busca modificar la Densidad Seca de un suelo, a
fin de encontrar el máximo y optimo valor de
dicha propiedad. El objetivo principal de esta
investigación es analizar el comportamiento de la
densidad seca, variando la energía de
compactación entre 1300kN y 4100kN a
intervalos de 700kN, teniendo como factores
intervinientes constantes para todos los ensayos a
la humedad optima, temperatura ambiente y
número de capas.
1.1 Antecedentes
En el año de (1933) Ralph R. Proctor publico una
investigación de Compactación de Suelos donde
estudio los factores que intervienen en la
compactación. Los factores condicionantes del
proceso de compactación son: humedad óptima,
energía de compactación, método de
compactación y tipo de suelo [1].
Tradicionalmente, para una energía dada, el
resultado del proceso de compactación (figura 1).
En esta curva podemos apreciar el valor máximo
de la densidad seca a una determinada humedad.
Un aumento de la energía de compactación
incrementa la densidad seca máxima a un
contenido de humedad óptimo. [2]
Aparte del contenido de humedad optimo y de la
energia de compactacion que son los factores mas
importantes en la compactacion de suelos [4]. En
el libro de Juarez Badillo (2006)[4] se menciona: a
E. Temez (1956) donde afirma que existen otros
factores que afectan a la compactacion de suelos
que no deben de ser subestimados en la practica.
[5]
Las densidades secas maximas resultan ser
fundamentalmente funcion del tipo de suelo, del
contenido de agua usado y de la energia especifica
aplicada por el equipo que se utilice. [4]
Figura 1. Resultado de ensayo Proctor
estándar. [3]
Figura 2. Efecto de la energía de
compactación. [3]
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
3
1.2 Problema
¿Cómo afecta la Energía de Compactación en el
comportamiento de la Densidad Seca de los
suelos granulares de la ciudad universitaria?
Tabla 1. Variables de la Investigación
VARIABLES DESCRIPCION
- Variable
Independiente
Energía de
compactación
- Variable
Dependiente Densidad Seca
- Variables
Intervinientes
- Humedad optima
- Temperatura de
ambiente
1.3 Hipótesis
- El comportamiento de la densidad seca ira en
aumento a medida que aumente la energía de
compactación.
- El exceso de energía de compactación producirá
la disminución del contenido de humedad
óptimo.
- El suelo sufrirá cambios físicos a medida que se
incremente la energía.
1.4 Objetivos
- El principal objetivo de esta investigación es
analizar el comportamiento de la densidad seca,
variando la energía de compactación entre
1300kN y 4100kN a intervalos de 700kN.
- Analizar el comportamiento físico de un suelo a
diferentes cantidades de energía.
1.5 Revisión literaria
- Compactación de suelos
La compactación es ampliamente utilizada sobre
los suelos requeridos en la construcción de
presas, carreteras, terraplenes, etc., con el fin de
proporcionarles propiedades mecánicas
adecuadas. También, algunas veces se usa para
mejorar el terreno natural para cimentaciones.
La compactación de suelo puede ser definida
como la aplicación de acciones mecánicas al
suelo, provocando reacomodo de sus partículas
sólidas, que resulta en un rápido incremento de
su densidad. Este proceso comprende la
reducción de volumen total por la expulsión de
aire que ocupa los poros del suelo, manteniendo
la cantidad de agua constante. [1]
- Energía de Compactación.- Es la energía que
actúa en la compactación de suelos y varía de
acuerdo a factores, que son: número de golpes y
número de capas. Para nuestro artículo
modificaremos el número de golpes y así poder
manejar la energía de compactación
- Ensayo Proctor Modificado.- Un suelo con un
contenido de humedad determinado es colocado
en 5 capas dentro de un molde de ciertas
dimensiones, cada una de las capas es
compactada en 25 ó 56 golpes con un pisón de
10 lbf (44.5 N) desde una altura de caída de 18
pulgadas (457 mm), sometiendo al suelo a un
esfuerzo de compactación total de
aproximadamente de 56 000 pie-lbf/pie3 (2 700
kN-m/m3). [6]
- Humedad optima.- Es el contenido de Agua
que poseen los poros de un suelo para alcanzar
una maximna densidad seca a una determinada
canbtidad de energia.
Figura 3. Curva %W – Densidad Seca. [7]
Artículo Científico / Scientific Paper
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2. Materiales y Métodos
Para el desarrollo de esta investigación se
realizaron 3 etapas; en donde se utilizaron
distintos tipo de materiales y métodos que se
detallan a continuación:
2.1 Muestreo de Material
La muestra utilizada para esta investigación fue
la de los suelos de la Universidad Andina Néstor
Cáceres Velázquez. El tipo de suelo que se
utilizo fue el Suelo granular que existe en la
UANCV – Juliaca.
Para esta investigación se utilizó 50 kg
aproximadamente de suelo granular, de los
cuales 25 kg fueron utilizados para la
determinación de la humedad optima mediante
el Ensayo de Proctor modificado Tipo “C”, los
otros 25kg en la determinación de la densidad
seca a diferentes cantidades de energía.
2.1 Determinación de la Humedad
Óptima
Para la determinación de la Humedad Optima se
realizó el ensayo “Proctor Modificado tipo C”,
cumpliendo con las especificaciones técnicas de
la Norma ASTM D-1557.
Tabla 2. Valores para la Determinación
de la Humedad Óptima
Descripción Valor
Energía de
Compactación 2700
Humedades 6.44, 9.1, 10.23,
12.19%
Tipo de Ensayo
Ensayo Proctor
Modificado tipo
“C”
2.3 Determinación de la Densidad Seca
para distintas cantidades de Energía
Una vez obtenido la Humedad Optima (Figura 4),
que es un factor interviniente en el desarrollo de
la investigación se procedió a realizar el ensayo
principal, donde la variable que se manejo fue la
Energía de Compactación por medio de su factor,
número de Golpes por capa, temperatura de
ambiente de 10 °C y a una Humedad optima de
10.3%
Tabla 3. Variables de Ensayo
Descripción Valor
Energía de
Compactación
(1300 – 4100kN) a
intervalos de 700kN
Humedad Optima 10.3%
Tipo de Suelo Granular
Temperatura de
Ambiente A 10 °C
Tipo de Ensayo Ensayo Proctor
Modificado tipo “C”
3. Resultados y Discusión
- En la Figura 4 se puede apreciar la curva de
compactación resultado del ensayo Proctor
donde se obtuvo la Humedad Optima del suelo
que se está utilizando para esta investigación.
- En la Figura 5 tenemos los resultados de esta
investigación donde se aprecia que la Energía
de Compactación afecta de manera directa y
proporcional a la densidad seca teniendo como
factor interviniente a la Humedad Optima, y
factor independiente a la Energía de
compactación por medio del número de golpes.
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
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Figura 4. Grafico de la curva del Ensayo Proctor
Los datos y Procedimiento de realización de esta curva. Ver Anexo 1
Figura 5. Influencia de la Energía de Compactación en la Densidad Seca
Tabla 4. Cuadro de Detalle de la Figura 5.
Numero de
Golpes por
Capa
Numero de
Capas
Energía de
Compactación
(kN)
Densidad Seca
(gr/cm3)
27 5 1300 1.892
42 5 2000 1.960
56 5 2700 2.028
71 5 3400 2.030
85 5 4100 2.058
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4. Conclusiones
Luego de ejecutados y analizados los ensayos
correspondientes a la investigación se puede
concluir que:
- La energía de compactación es un factor
determinante en el incremento de la
densidad Seca.
- La densidad seca aumenta conforme la
energía que se aplica va en forma
creciente.
- La energía de compactación no afecta a la
humedad optima que permanece
constante, no sufre disminución alguna.
- Las propiedades físicas de los suelos
estudiados, apreciados después de la
compactación en laboratorio sufrieron
leves cambios físicos como rompimiento
de las partículas a medida que se
incrementaba la energía de compactación.
Referencias
[1] R. R. Proctor, «Design and
construction of rolled earth dems,» E.
N. R., 1933.
[2] C. M. B. Berzunza, Caracterizacion
experimental del Comportamineto
Hidromecanico de una Arcilla
Compactada, Barcelona, 2007
[3] B. M. Das, «Compactacion de Suelos,»
de Fundamentos de Igenieria
Geotecnica, 2015.
[4] E. J. Badillo, «Compactacion de
Suelos,» de Mecanica de suelos, 2006.
[5] E. Tamez, «Algunos factores que
afectan a la Prueba de Compactacion
dinamica,» de Congreso sobre los
suelos para fines de ingenieria,
Mexico, 1956.
[6] Anonimo, Proctor Modificado, UNI
Lima, 2006.
[7]
I. C. P. Institute, Granulometria,
clasificacon y Compactacion de Suelos,
Estados Unidos.
Bibliografía
[1] R. R. Proctor, «Design and
construction of rolled earth dems,» E.
N. R., 1933.
[2] J. A. J. Salas, «Mecanica de Suelos,»
de Mecanica de Suelos, 1980.
[3] B. M. Das, «Compactacion de Suelos,»
de Fundamentos de Igenieria
Geotecnica, 2015.
[4] E. J. Badillo, «Compactacion de
Suelos,» de Mecanica de suelos, 2006.
[5] A. R. Rodriguez, Consideraciones
sobre la Compactacion de Suelos en
Obras de Infraestructura de
Transporte, Sanfandilo, 1992.
[6] C. M. B. Berzunza, Caracterizacion
experimental del Comportamineto
Hidromecanico de una Arcilla
Compactada, Barcelona, 2007.
[7] E. Tamez, «Algunos factores que
afectan a la Prueba de Compactacion
dinamica,» de Congreso sobre los
suelos para fines de ingenieria,
Mexico, 1956.
[8] B. M. Das, Compactacion de Suelos,
Mexico, 2014.
[9] Anonimo, Proctor Modificado, UNI
Lima, 2006.
[10] I. C. P. Institute, Granulometria,
clasificacon y Compactacion de Suelos,
Estados Unidos.
