INSTITUTO TÉCNOLOGICO DE LA CONSTRUCCIÓNLICENCIATURA INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN MATERIA EQUIPOS DE CONSTRUCCIÓN TEMA (Cambios Volumetricos de los Suelos) PRESENTA M.C. FRANCISCO LÁZARO PERALTA OAXACA DE JUÁREZ, OAX. MAYO-AGOSTO DE 2013 Cambios Volumétricos de los Suelos El estudio de los cambios de volumen tiene interés porque en el proyecto de ejecución de una obra de movimiento de tierras, los planos están con sus magnitudes geométricas, y todas las mediciones son cubicaciones de m3 en perfil y no pesos, ya que las densidades no se conocen exactamente. Los terraplenes se abonan por m3 medidos sobre los planos de los perfiles transversales. . modificaremos así mismo el volumen de huecos. ya sean suelos o rocas mas o menos fragmentadas.Cambios Volumétricos de los Suelos Los terrenos. Si mediante una acción mecánica variamos la ordenación de esas partículas. ocupados por aire y agua. Entre estas partículas quedan huecos. están constituidos por la agregación de partículas de tamaños muy variados. sino que depende de las acciones mecánicas a que lo sometamos. el volumen de una porción de material no es fijo. y su volumen aparente: M Da = Va . El volumen que ocupa en una situación dada se llama volumen aparente. como cociente entre la masa de una porción de terreno. se habla también de densidad aparente. Por esta razón.Cambios Volumétricos de los Suelos Es decir. Se causa así un cambio de volumen aparente. unas veces como efecto secundario (aumento del volumen aparente mediante la excavación) y otras como objetivo intermedio para conseguir la mejora del comportamiento mecánico (disminución mediante apisonado).Cambios Volumétricos de los Suelos El movimiento de tierras se lleva a cabo fundamentalmente mediante acciones mecánicas sobre los terrenos. . En la practica se toma como referencia 1 m3 de material en banco y los volúmenes aparentes en las diferentes fases se expresan con referencia a ese m3 inicial de terreno en banco.Cambios Volumétricos de los Suelos La figura presenta esquemáticamente la operación de cambio de volumen. . Cambios Volumétricos de los Suelos . S). bank. En todo momento se debe saber si los volúmenes de material que se manejan corresponden al material en banco (Banco. este resulta removido con lo que se provoca un aumento de volumen.Cambios Volumétricos de los Suelos ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO. B) o al material ya excavado (Suelto. Al excavar el material en banco. . loose. Se denomina factor de esponjamiento (Swell Factor) a la relación de volúmenes antes y después de la excavación.Cambios Volumétricos de los Suelos ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO. Vb Fw = Vs = ds dB Fw = factor de esponjamiento Vb= Volumen que ocupa el material en banco Vs = Volumen que ocupa el material suelto dB = densidad en banco ds= densidad del material suelto . Se denomina así al incremento de volumen que experimenta el material respecto al que tenia en el banco.Cambios Volumétricos de los Suelos PORCENTAJE DE ESPONJAMIENTO Otra relación interesante es la que se conoce como porcentaje de esponjamiento. o sea: Vs .Vb Sw = Vb X 100 Sw = % de esponjamiento . Cambios Volumétricos de los Suelos PORCENTAJE DE ESPONJAMIENTO En función de las densidades: db .ds Sw = ds X 100 Sw = % de esponjamiento . Cambios Volumétricos de los Suelos PORCENTAJE DE ESPONJAMIENTO Son frecuentes tablas en las que aparece el valor del esponjamiento para diferentes materiales al ser excavados. Conviene por ello deducir la relación entre volúmenes o densidades en banco y en material suelto. Para volúmenes se tiene: Sw Vs = 100 + 1 x Vb . Cambios Volumétricos de los Suelos PORCENTAJE DE ESPONJAMIENTO Para densidades se tiene: Sw db = 100 + 1 x ds . Cambios Volumétricos de los Suelos PORCENTAJE DE ESPONJAMIENTO El porcentaje de esponjamiento esponjamiento están relacionados: y el factor de 1 Fw = Sw 100 + 1 y por consiguiente conociendo el % de esponjamiento de un material se conoce su factor de esponjamiento. sin mas que operar en la expresión anterior. y viceversa. . Cambios Volumétricos de los Suelos PORCENTAJE DE ESPONJAMIENTO Y FACTOR DE ESPONJAMIENTO DE LOS MATERIALES . Este proceso se conoce genéricamente como compactación y consolidación del material (Shrinkage).Cambios Volumétricos de los Suelos CONSOLIDACION Y COMPACTACION Las obras realizadas con tierras han de ser apisonadas enérgicamente para conseguir un comportamiento mecánico acorde con el uso al que están destinadas. . Cambios Volumétricos de los Suelos CONSOLIDACION Y COMPACTACION La compactación ocasiona una disminución de volumen que ha de tenerse en cuenta para calcular la cantidad de material necesaria para construir una obra de tierras de volumen conocido. Se denomina factor de consolidación a la relación entre el volumen del material en banco y el volumen que ocupa una vez compactado. Vb Fh = Vc . el factor de consolidación puede expresarse según Va x da = M de la forma: dc Fh = dB .Cambios Volumétricos de los Suelos CONSOLIDACION Y COMPACTACION Si en el proceso de compactación y consolidación no ha habido perdida ni adición de agua (lo que es poco frecuente). multiplicada por 100: Vb . respecto al volumen del material en banco.Vc Sh = Vb X 100 Sh = % de consolidacion .Cambios Volumétricos de los Suelos CONSOLIDACION Y COMPACTACION Otra relación interesante es la que se denomina porcentaje de consolidación. Expresa el porcentaje que representa la variación de volumen del material en banco al material compactado. La compactación en obra se realiza sobre capas de material.Cambios Volumétricos de los Suelos CONSIDERACIONES PRÁCTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS. que se conocen con el nombre de tongadas. . previamente extendido. puesto que sus dimensiones horizontales apenas varían. El efecto de la compactación sobre la tongada se refleja exclusivamente en la disminución de altura. Cambios Volumétricos de los Suelos CONSIDERACIONES PRÁCTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS. Se denomina disminución de espesor a la relación entre la diferencia de espesor producida por la compactación y el espesor inicial. . multiplicada por 100: hl .hc Sc = cl X 100 Sc = % de disminución de espesor hl= espesor inicial en tongada hc= espesor de la tongada despues de la compactacion. zahorras. 100 . en los materiales granulares (gravas.Sc hc = hl x 100 .) muy frecuentes en la compactación debido a su excelente comportamiento mecánico. se ha observado que la disminución de espesor es aproximadamente el 20 %. La disminución de espesor depende del tipo de material.cemento.Cambios Volumétricos de los Suelos CONSIDERACIONES PRÁCTICAS EN EL EXTENDIDO DE CAPAS. etc.. métodos de compactación. Sin embargo. suelos . etc. etc. su escasa sensibilidad a la humedad.