GAS-53 GAZ-3307 GAS-66

Cálculo de densidad máxima a humedad óptima. Densidad máxima del suelo Valores de densidad del suelo

GOST 22733-77

Grupo Zh39

NORMA ESTATAL DE LA UNIÓN URSS

MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DE LABORATORIO DE LA DENSIDAD MÁXIMA

Suelos. Método para laboratorio
determinación de la densidad máxima

Fecha de introducción 1978-07-01

APROBADO Y ENTRADO EN VIGOR por Resolución del Comité Estatal del Consejo de Ministros de la URSS para Asuntos de Construcción de 30 de septiembre de 1977 N 150

Reedición. octubre de 1987

Esta norma se aplica a suelos arcillosos, arenosos y de grava y establece un método para la determinación en laboratorio. densidad máxima esqueleto del suelo y humedad óptima del suelo, utilizado para asignar la densidad requerida del suelo, así como para controlar el contenido de humedad de los suelos compactados y la calidad de su compactación en movimientos de tierras y cimientos de edificios y estructuras.

La norma no se aplica a suelos que contengan más del 30% de granos de más de 10 mm, ni a suelos de turba.

1. DISPOSICIONES GENERALES

1. DISPOSICIONES GENERALES

1.1. El método consiste en establecer la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo de su contenido de humedad al compactar muestras con un gasto constante de trabajo para su compactación y determinar a partir de esta dependencia.

La humedad a la que se consigue la máxima densidad del esqueleto del suelo es óptima.

1.2. Para establecer la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo de su contenido de humedad, se llevan a cabo una serie de pruebas separadas de compactación del suelo con un aumento constante de su contenido de humedad. Los resultados de la prueba se presentan en forma de gráfico. El número de pruebas individuales para trazar el gráfico debe ser al menos seis y también suficiente para identificar el valor máximo de densidad del esqueleto del suelo.

1.3. Las pruebas de suelo se llevan a cabo en un dispositivo Soyuzdornia para compactación estándar del suelo (ver Apéndice 1) mediante compactación del suelo capa por capa mediante impactos de una carga que pesa 2,5 kg que cae desde una altura de 300 mm; en este caso el número total de golpes debería ser 120.

1.4. Todos los resultados obtenidos durante la preparación y prueba del suelo deben ingresarse en el diario para determinar la densidad máxima del esqueleto del suelo en la forma que figura en el Apéndice 2.

2. MUESTREO DE SUELO

2.1. Las muestras de suelo (muestras de composición alterada) en afloramientos naturales y artificiales y en explotaciones mineras deben tomarse de una capa de suelo homogénea de acuerdo con los requisitos de GOST 12071-84. El peso de la muestra de suelo debe ser de al menos 10 kg. A cada muestra de suelo seleccionada se le deben proporcionar datos sobre el nombre del objeto, el espesor de esta capa, la profundidad, la ubicación y la fecha del muestreo del suelo, así como el nombre del suelo mediante determinación visual.

3. EQUIPO

3.1. Para realizar las pruebas se requieren los siguientes dispositivos, equipos y herramientas:

Dispositivo Soyuzdorniy para compactación estándar del suelo;

básculas de mesa o básculas de cuadrante según GOST 23711-79;

balanzas de laboratorio según GOST 24104-80;

pesos según GOST 7328-82;

máquina trituradora (corredores de laboratorio) o mortero No. 7 (diámetro superior 240 mm) con un mortero equipado con una punta de goma, según GOST 9147-80;

gabinete de secado;

tamiz con agujeros de 10 mm;

desecador tipo E-250 según GOST 25336-82;

vasos metálicos con una capacidad mínima de 5 litros;

cilindros medidores con pico con una capacidad de 100 y 500 ml según GOST 1770-74;

espátula-llana;

regla de metal de 30 cm de largo según GOST 427-75;

pinza ShTs-1-125, modelo 183 según GOST 166-80;

cuchillo de laboratorio;

vasos de aluminio para pesar;

borlas.

Nota. Se permite el uso de dispositivos con parámetros diferentes a los del dispositivo Soyuzdornia y el correspondiente cambio en la metodología, siempre que para un tipo determinado de suelo se pruebe experimentalmente la identidad de los resultados obtenidos con los resultados de las pruebas en el dispositivo Soyuzdornia.

4. PREPARACIÓN PARA LAS PRUEBAS

4.1. Preparación del suelo

4.1.1. La preparación del suelo para la prueba consta de las siguientes operaciones:

procesar una muestra de suelo que pesa 10 kg;

aislamiento y preparación de muestras de suelo individuales que pesen 2,5 kg para análisis.

4.1.2. El procesamiento de una muestra de suelo que pese 10 kg debe realizarse en el siguiente orden:

secar en interiores a temperatura ambiente hasta que se seque al aire, en el que sea posible triturar y tamizar la tierra;

triturar (sin triturar los granos) en un mortero con punta de goma o en una trituradora (corredores de laboratorio);

tamizar a través de un colador con orificios de 10 mm;

tomar muestras que pesen al menos 30 g del suelo que ha pasado por un tamiz para determinar el contenido de humedad -

Pesar granos mayores de 10 mm (peso

y tomando muestras de ellos para determinar

humedad

y densidad de grano

4.1.4. El aislamiento de muestras individuales que pesen 2,5 kg y su preparación para el análisis se debe realizar en el siguiente orden:

mezclar la tierra que ha pasado por el colador y distribuirla en capa uniforme sobre una hoja de cartón, madera contrachapada o papel grueso;

se recogen en vasos de metal para realizar pruebas;

Las muestras de suelo individuales seleccionadas se humedecen hasta el contenido de humedad original.

Aceptado

igual al 4% para suelos arenosos, gravas y al 8% para suelos arcillosos. La cantidad de agua (Q) necesaria para volver a humedecer la muestra de suelo está determinada por la fórmula


introduzca la cantidad calculada de agua en las muestras de suelo y al mismo tiempo mezcle el suelo con una espátula-llana;

transfiera las muestras de suelo de los vasos a los desecadores y manténgalas durante al menos 2 horas con las tapas del desecador cerradas.

4.2. Preparando el dispositivo

4.2.1. La preparación del dispositivo para la prueba debe realizarse en la siguiente secuencia:

instale el cilindro en la bandeja sin sujetarlo con tornillos;

instale el anillo en el costado del cilindro;

sujetar el cilindro alternativamente con los tornillos de la cubeta y del anillo;

comprobar las dimensiones del cilindro con una pinza; en este caso, el diámetro interior y la profundidad deben ser 100 y 127 mm, respectivamente;

determinar la masa (m(4) del contenedor ensamblado (cilindro con bandeja y anillo) con un error de hasta 1 gy registrar los datos en el diario (ver Apéndice 2);

Instale el contenedor ensamblado del dispositivo sobre una base rígida y fija que pese al menos 50 kg.

5. PRUEBAS

5.1. Los análisis de suelo se llevan a cabo secuencialmente con muestras de suelo individuales. El contenido de humedad de la muestra durante la primera prueba deberá ser igual al inicial establecido en el párrafo 4.1.4. Con cada prueba posterior, la humedad debe aumentarse entre un 1 y un 2 % para suelos arenosos y de grava y entre un 2 y un 3 % para suelos arcillosos. La cantidad de agua para humedecer adicionalmente la muestra se determina mediante la fórmula (2), tomando m(3) como la masa de suelo restante de la prueba anterior, y W(1) y W(3) como los niveles de humedad especificados durante las pruebas anteriores y siguientes, respectivamente.

5.2. Cada muestra individual no debe analizarse más de tres veces. Cuando se analizan suelos que contienen granos que se destruyen fácilmente cuando se compactan, cada muestra se analiza solo una vez.

5.3. La compactación del suelo de cada muestra debe realizarse mediante compactación secuencial de tres capas.

5.4. Las pruebas de suelo deben realizarse en el siguiente orden:

la muestra de suelo preparada se transfiere del desecador a una taza de metal y luego se carga en capas en el cilindro del dispositivo, presionando el suelo con un apisonador. Cada capa debe tener una altura de 5-6 cm y compactarse con 40 golpes de carga; En este caso, la varilla del pisón debe mantenerse en posición vertical. Antes de cargar la segunda y tercera capa, la superficie de la capa anterior se afloja con un cuchillo hasta una profundidad de 1-2 mm. Antes de colocar la tercera capa, coloque una boquilla en el cilindro;

Después de compactar la tercera capa, se retira la boquilla y se corta la parte que sobresale de la muestra al ras con el extremo del cilindro. El espesor de la capa de tierra cortada no debe superar los 10 mm. Si el espesor es mayor, es necesario volver a ensayar con espesores reducidos de las capas de suelo compactado;

determinar la masa del recipiente con tierra.

con un error de hasta 1 g y calcular

densidad de la muestra de suelo húmedo

con un error de hasta 0,01 g/cc según la fórmula

donde V es la cilindrada igual a 1000 cc;

Retire la bandeja y el anillo, abra el cilindro y retire la muestra de suelo compactado. Se toma una muestra que pesa al menos 30 g de las partes superior, media e inferior de la muestra para determinar la humedad del suelo (W) de acuerdo con GOST 5180-84;

La tierra extraída del cilindro se agrega a la parte restante de la muestra en la copa, se muele, se mezcla y se pesa. Luego se aumenta la humedad de la muestra de acuerdo con la cláusula 5.1. Después de agregar agua, mezclar la tierra, cubrir con un paño húmedo y dejar actuar al menos 15 minutos.

5.5. La segunda prueba de compactación del suelo y las siguientes deben realizarse de acuerdo con los párrafos. 5.2-5.4.

5.6. Las pruebas para determinar la densidad máxima del esqueleto del suelo deben considerarse completadas cuando, con un aumento en la humedad de la muestra durante las siguientes dos o tres pruebas de compactación, se produce una disminución constante en los valores de densidad de las muestras de suelo compactadas o cuando el suelo se detiene. compacta y comienza a salir del dispositivo cuando la carga golpea.

6. RESULTADOS DEL PROCESAMIENTO

6.1. Basado en los valores de densidad y humedad de los materiales compactados obtenidos como resultado de los ensayos.

Las muestras determinan la densidad del esqueleto del suelo.

con un error de hasta 0,01 g/cc

según la fórmula

6.2. Construya una gráfica de la dependencia de la densidad del esqueleto de la humedad del suelo (ver Apéndice 3), trazando la humedad de las muestras compactadas en una escala de 1 cm en el eje x - 2%, y en el eje de ordenadas - la densidad del esqueleto del suelo en una escala de 1 cm - 0,05 g / metro cúbico. Encuentre el máximo de la dependencia obtenida y los valores correspondientes de la densidad máxima del esqueleto del suelo.

en el eje de ordenadas y humedad óptima

En el eje de abscisas.

La precisión de la lectura de los valores debe ser para

0,01 g/cc, y para

Si, al construir un gráfico, la curva de dependencia se obtiene sin un pico notablemente pronunciado,

lo cual puede ser el caso de suelos arenosos y de grava, por

Los logros deben ser aceptados.

densidad máxima del esqueleto del suelo, y para

El valor de humedad más bajo al que

Se logra la máxima densidad del esqueleto del suelo.

6.3. Si el suelo contenía granos de más de 10 mm, que se eliminaron de la muestra de suelo antes del ensayo de acuerdo con la cláusula 4.1.2, entonces se debe tener en cuenta la influencia de dichos granos en la densidad máxima del suelo.

los valores obtenidos son necesarios

para la parte de la muestra que pasó

el suelo en estudio en su conjunto (incluidos los granos mayores de 10 mm) según las fórmulas:

Apéndice 1. Diagrama del dispositivo Soyuzdornia para compactación estándar del suelo.

APÉNDICE 1
Obligatorio

1 - palet;

2 - cilindro partido con una capacidad de 1000 cc; 3 - anillo; 4 - boquilla; 5 - yunque;
6 - carga que pesa 2,5 kg; 7 - varilla guía; 8 - anillo restrictivo; 9 - tornillos de sujeción.

Apéndice 2. DIARIO PARA DETERMINAR LA DENSIDAD MÁXIMA DEL ESQUELETO DEL SUELO

APÉNDICE 2
Obligatorio

Objeto ________________________________________________________________

Ubicación del muestreo del suelo _________________________________________________

Profundidad de muestreo del suelo, m ________ ; espesor de la capa de suelo, m _____________

Tipo de suelo ____________________. Fecha de selección __________________________

Masa de la muestra de suelo (después de trituración) m(1), kg _______________________

Datos sobre el residuo de grano en el tamiz (después de tamizar la muestra):

a) masa de granos m(2), kg ___________; b) humedad del grano W(2) ____________

Humedad del suelo que pasa por el tamiz W(1), % ________________________

Masa de muestras de suelo tomadas para pruebas m(3), kg ____________________

Humedad óptima del suelo W(al por mayor), % ________________________________

Densidad máxima del esqueleto del suelo, teniendo en cuenta granos mayores a 10 mm

Propósito del trabajo :

Determinar la densidad máxima del suelo en su contenido de humedad óptimo.

Esencia del método:

El método consiste en establecer la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo de su contenido de humedad al compactar muestras y en determinar a partir de esta dependencia el valor máximo de la densidad del esqueleto del suelo ( d max).

La humedad a la que se logra la densidad máxima del esqueleto del suelo es la humedad óptima ( W. al por mayor).

Para establecer la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo de su contenido de humedad, se llevan a cabo una serie de pruebas separadas de compactación del suelo con un aumento constante de su contenido de humedad. Los resultados de la prueba se presentan en forma de gráfico. El número de pruebas individuales para trazar el gráfico debe ser al menos seis y también suficiente para identificar el valor máximo de densidad del esqueleto del suelo.

Las pruebas de suelo se llevan a cabo en un dispositivo Soyuzdorniy para la compactación estándar del suelo mediante compactación del suelo capa por capa mediante impactos de una carga que pesa 2,5 kg que cae desde una altura de 300 mm; en este caso el número total de golpes debería ser 120.

Las muestras de suelo (muestras perturbadas) deben tomarse de afloramientos naturales y artificiales y de explotaciones mineras de una capa de suelo homogénea. El peso de la muestra de suelo debe ser de al menos 10 kg.

Equipo:

    Dispositivo Soyuzdorniy para compactación estándar del suelo;

    balanzas con una precisión de 0,01 g;

    gabinete de secado;

    tamiz con agujeros de 10 mm;

    vasos metálicos con una capacidad mínima de 5 litros;

    probetas medidoras con pico con una capacidad de 100 y 500 ml;

    llana de espátula;

    regla de metal de 30 cm de largo;

    calibrador;

    botellas (tazas).

Fig. 4 Diagrama del dispositivo Soyuzdornia para compactación de suelo estándar.

1palet; 2cilindro partido con una capacidad de 1000 cm 3 ;

3 - anillo; 4 - boquilla; 5 - yunque;

8 - anillo restrictivo; 9 - tornillos de sujeción.

Procedimiento operativo:

    Procese muestras de suelo que pesen 10 kg, aísle y prepare muestras de suelo separadas que pesen 2,5 kg para realizar pruebas.

    Una muestra de suelo preparada previamente se humedece hasta el contenido de humedad inicial ( W. 3), tomado igual al 4% para suelos arenosos y de grava y al 8% para suelos arcillosos. La cantidad de agua requerida para rehidratar la muestra de suelo ( q) están determinados por la fórmula 4.1

(4.1)

metro 3 - masa de suelo restante de la prueba anterior;

W. 1 y W. 3 - respectivamente, los niveles de humedad especificados durante las pruebas anteriores y siguientes.

    Agregue la cantidad calculada de agua a las muestras de suelo y al mismo tiempo mezcle el suelo con una espátula-llana.

    Los análisis de suelo se llevan a cabo secuencialmente con muestras de suelo individuales. El contenido de humedad de la muestra durante la primera prueba debe ser igual al inicial. Para cada prueba posterior, el contenido de humedad debe aumentarse entre un 1 y un 2 % para suelos arenosos y de grava y entre un 2 y un 3 % para suelos arcillosos. La cantidad de agua para rehidratar la muestra está determinada por la fórmula (4.1.

    Cada muestra individual debe analizarse una vez. La compactación del suelo de cada muestra debe realizarse mediante compactación secuencial de tres capas.

    La muestra de suelo preparada se transfiere a una copa de metal y luego, en capas, se carga en el cilindro del dispositivo, presionando el suelo con un apisonador. Cada capa debe tener una altura de 5-6 cm y compactarse con 40 golpes de carga, mientras que la varilla apisonadora debe mantenerse en posición vertical.

    Antes de cargar la segunda y tercera capa, la superficie de la capa anterior se afloja con un cuchillo hasta una profundidad de 1-2 mm. Antes de colocar la tercera capa, se coloca una boquilla en el cilindro. Después de compactar la tercera capa, se retira la boquilla y se corta la parte que sobresale de la muestra al ras con el extremo del cilindro.

    La masa del recipiente con tierra (m 5) se determina con un error de hasta 1 g y la densidad de la muestra de suelo húmedo () se calcula con un error de hasta 0,01 g/cm 3 utilizando la fórmula 4.2

Dónde V - cilindrada igual a 1000 cm 3 ;

    Retire la bandeja y el anillo, abra el cilindro y retire la muestra de suelo compactado. Se toma una muestra que pesa al menos 30 g de la parte media de la muestra para determinar la humedad del suelo. (W.) (trabajo de laboratorio nº 1).

    La tierra extraída del cilindro se agrega a la parte restante de la muestra en la copa, se muele, se mezcla y se pesa.

    Luego se aumenta la humedad de la muestra de acuerdo con la porción de agua previamente calculada. Después de agregar agua, se mezcla el suelo.

    La segunda prueba de compactación del suelo y las siguientes deben realizarse de manera similar a la primera.

    Las pruebas para determinar la densidad máxima del esqueleto del suelo deben considerarse completadas cuando, con un aumento en la humedad de la muestra durante las siguientes dos o tres pruebas de compactación, hay una disminución constante en la densidad de las muestras de suelo compactadas o cuando el suelo deja de compactarse y comienza a salir del dispositivo cuando golpea la carga.

Los resultados de las determinaciones se registran en la tabla 4.

Procesando los resultados:

(4.3)

A partir de los valores de densidad y contenido de humedad de las muestras compactadas obtenidos como resultado de los ensayos, se determina la densidad del esqueleto del suelo ( d) con un error de hasta 0,01 g/cm 3 según la fórmula 4.3.

Construya un gráfico de la dependencia de la densidad del esqueleto de la humedad del suelo, trazando el contenido de humedad de las muestras compactadas en el eje x en una escala de 1 cm-2%, y en el eje de ordenadas la densidad del esqueleto del suelo en una escala. de 1 cm-0,05 g/cm 3 . W. Encuentre el máximo de la dependencia obtenida y los valores correspondientes de la densidad máxima del esqueleto del suelo ( d) en el eje de ordenadas y el contenido de humedad óptimo ( W. opt) en el eje x. La precisión de los valores de lectura debe ser de ( d max - 0,01 g/cm 3, y para

Si al construir un gráfico la curva de dependencia se obtiene sin un pico notablemente pronunciado, como puede ser el caso de suelos arenosos y de grava, por ejemplo d balancearse Se debe tomar la densidad máxima alcanzada del esqueleto del suelo, y W. opt: el valor de humedad más bajo al que se logra la densidad máxima del esqueleto del suelo.

Tabla 4 Resultados sobredeterminación de la densidad máxima del suelo

Determinación de la densidad, gramos/cm3

Determinación de la humedad

Densidad esquelética

muestra de suelo compactado

 re = ___

densidad de la muestra de suelo compactada = metro 5 metro 4

Humedad W., %

contenedor sin boquilla metro 4

recipiente sin boquilla con una muestra de suelo compactada metro 5

muestra de suelo compactado

(metro 5 – metro 4)

botella vacía

botella con muestra de suelo húmedo metro 7

botella con tierra seca metro 8

ancho=metro 7 –metro 8 / metro 8 –metro 6

Fig. 4.2 Un ejemplo de cómo representar la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo con respecto al contenido de humedad con compactación estándar.

En preparación para la construcción, se llevan a cabo estudios y pruebas especiales para determinar la idoneidad del sitio para el próximo trabajo: se toman muestras del suelo, se calcula el nivel del agua subterránea y se examinan otras características del suelo que ayudan a determinar la posibilidad (o falta de ella) de construcción. .

La realización de este tipo de actividades ayuda a mejorar el rendimiento técnico, por lo que se solucionan una serie de problemas que surgen durante el proceso constructivo, por ejemplo, el hundimiento del suelo bajo el peso de la estructura con todas las consecuencias consiguientes. Su primera manifestación externa es la aparición de grietas en las paredes y, en combinación con otros factores, conduce a la destrucción parcial o total del objeto.

Factor de compactación: ¿qué es?

Por coeficiente de compactación del suelo nos referimos a un indicador adimensional, que, de hecho, es un cálculo a partir de la relación densidad del suelo/densidad máxima del suelo. El coeficiente de compactación del suelo se calcula teniendo en cuenta parámetros geológicos. Cualquiera de ellos, independientemente de la raza, es poroso. Está impregnado de huecos microscópicos que están llenos de humedad o aire. Cuando se excava el suelo, el volumen de estos huecos aumenta significativamente, lo que conduce a un aumento de la soltura de la roca.

¡Importante! La densidad de la roca a granel es mucho menor que las mismas características del suelo compactado.

Es el coeficiente de compactación del suelo el que determina la necesidad de preparar el sitio para la construcción. Con base en estos indicadores, se preparan cojines de arena para la base y su base, compactando aún más el suelo. Si se omite este detalle, es posible que se apelmace y comience a ceder bajo el peso de la estructura.

Indicadores de compactación del suelo.

El coeficiente de compactación del suelo muestra el nivel de compactación del suelo. Su valor varía de 0 a 1. Para la base de una base de tiras de hormigón, se considera que la norma es >0,98 puntos.

Detalles de la determinación del coeficiente de compactación.

Densidad del esqueleto del suelo cuando la subrasante cede. sello estándar, se calcula en condiciones de laboratorio. Diagrama esquemático El estudio consiste en colocar una muestra de suelo en un cilindro de acero, que se comprime bajo la influencia de una fuerza mecánica bruta externa: el impacto de un peso que cae.

¡Importante! Los valores más altos de densidad del suelo se observan en rocas con un contenido de humedad ligeramente superior a lo normal. Esta relación se representa en el siguiente gráfico.


Cada subrasante tiene su propia humedad óptima, a la cual se logra nivel máximo sellos. Este indicador también se estudia en condiciones de laboratorio, asignando a la roca diferentes contenidos de humedad y comparando tasas de compactación.

Los datos reales son el resultado final de la investigación, medido al final de todo el trabajo de laboratorio.

Métodos de compactación y cálculo de coeficientes.

La ubicación geográfica determina la composición cualitativa de los suelos, cada uno de los cuales tiene sus propias características: densidad, humedad y capacidad de hundimiento. Por eso es tan importante desarrollar un conjunto de medidas encaminadas a mejorar cualitativamente las características de cada tipo de suelo.

Ya conoce el concepto de coeficiente de compactación, cuyo tema se estudia estrictamente en condiciones de laboratorio. Este trabajo lo llevan a cabo los servicios pertinentes. El indicador de compactación del suelo determina el método de influencia en el suelo, como resultado de lo cual recibirá nuevas características de resistencia. Al realizar este tipo de acciones, es importante considerar el porcentaje de ganancia aplicado para obtener el resultado deseado. En base a esto, se calcula el coeficiente de compactación del suelo (tabla a continuación).

Tipología de métodos de compactación del suelo.

Existe un sistema convencional para subdividir los métodos de compactación, cuyos grupos se forman según el método para lograr el objetivo: el proceso de eliminación de oxígeno de las capas del suelo a una cierta profundidad. Así, se hace una distinción entre investigación superficial y en profundidad. Según el tipo de investigación, los especialistas seleccionan un sistema de equipo y determinan el método de uso. Los métodos de investigación del suelo son:

  • estático;
  • vibración;
  • percusión;
  • conjunto.

Cada tipo de equipo muestra un método de aplicación de fuerza, como un rodillo neumático.

En parte, estos métodos se utilizan en pequeñas construcciones privadas, otros exclusivamente en la construcción de objetos de gran escala, cuya construcción se coordina con las autoridades locales, ya que algunos de estos edificios pueden afectar no solo a un sitio determinado, sino también a los objetos circundantes. .

Coeficientes de compactación y estándares SNiP.

Todas las operaciones relacionadas con la construcción están claramente reguladas por la ley y, por lo tanto, están estrictamente controladas por las organizaciones pertinentes.

Los coeficientes de compactación del suelo están determinados por la cláusula SNiP 3.02.01-87 y SP 45.13330.2012. Las acciones descritas en los documentos regulatorios fueron actualizadas y actualizadas en 2013-2014. Describen compactaciones para varios tipos de suelo y cojines de suelo utilizados en la construcción de cimientos y edificios de diversas configuraciones, incluidos los subterráneos.

¿Cómo se determina el coeficiente de compactación?

La forma más sencilla de determinar el coeficiente de compactación del suelo es mediante el método del anillo cortante: se introduce en el suelo un anillo de metal de un diámetro seleccionado y una longitud determinada, durante el cual la roca se fija firmemente dentro de un cilindro de acero. Después de esto, se mide la masa del dispositivo en una balanza, y al finalizar el pesaje se resta el peso del anillo, obteniendo la masa neta del suelo. Este número se divide por el volumen del cilindro y se obtiene la densidad final del suelo. Después de lo cual se divide por el indicador de la densidad máxima posible y se obtiene un valor calculado: el coeficiente de compactación para un área determinada.

Ejemplos de cálculo del factor de compactación.

Consideremos determinar el coeficiente de compactación del suelo usando un ejemplo:

  • el valor de la densidad máxima del suelo es 1,95 g/cm 3 ;
  • diámetro del anillo cortante - 5 cm;
  • altura del anillo de corte - 3 cm.

Es necesario determinar el coeficiente de compactación del suelo.

Esta tarea práctica es mucho más fácil de afrontar de lo que parece.

Para empezar, se introduce el cilindro completamente en el suelo, después de lo cual se retira del suelo para que el espacio interno permanezca lleno de tierra, pero no se observe acumulación de tierra en el exterior.

Con un cuchillo se retira la tierra del anillo de acero y se pesa.

Por ejemplo, la masa del suelo es de 450 gramos, el volumen del cilindro es de 235,5 cm 3. Calculando mediante la fórmula, obtenemos el número 1,91 g/cm 3 - densidad del suelo, a partir del cual el coeficiente de compactación del suelo es 1,91/1,95 = 0,979.

La construcción de cualquier edificio o estructura es un proceso responsable, que va precedido del momento aún más importante de preparar el sitio a construir, diseñar los edificios propuestos y calcular la carga total sobre el terreno. Esto se aplica a todos los edificios, sin excepción, destinados a un uso prolongado, cuya duración se mide en decenas o incluso cientos de años.

Conociendo las cantidades ρ ,ρs Y W. es posible calcular una serie de características derivadas del suelo:

Densidad del suelo seco ρ re – la relación entre la masa del esqueleto del suelo (excluida el agua de los poros) m s y el volumen de este suelo V o:

, t/m3; donde: ρ – densidad del suelo, g/cm 3 ; w – humedad del suelo, %.

Porosidad del suelo norte – relación entre el volumen de poros V poros y el volumen de todo el suelo V 0:
;
donde: ρ – densidad del suelo, g/cm 3 ; ρ d – densidad del suelo seco, g/cm 3 ; ρ s – densidad de las partículas del suelo, g/cm 3 ; w – humedad del suelo, %.

Coeficiente de porosidad mi – relación entre el volumen de poros V poros y el volumen de partículas del suelo V 0:


Los suelos arenosos según su densidad se dividen, según el coeficiente de porosidad, en: Fuerte (denso) Resistencia media (densidad media); Baja resistencia (suelto).

Nivel de humedadSr. – la proporción de poros del suelo llenos de agua - la relación entre la humedad W y la capacidad de humedad total del suelo W sat:


donde: ρ w – densidad del agua, g/cm 3. Según el grado de humedad, los suelos son: a) bajos en humedad (0

Los parámetros óptimos del suelo se determinan en un dispositivo de precompactación del suelo. La tierra se coloca en el dispositivo en capas y cada capa se compacta con 30-40 golpes de carga que caen desde la misma altura.

Humedad a la que máx. El posible efecto de compactación se denomina contenido de humedad óptimo.

La densidad del esqueleto del suelo lograda durante el balanceo. La humedad se llama densidad óptima del suelo.

5. Deformabilidad de suelos. Dependencia de la compresión y su análisis.

Compresibilidad del suelo– su capacidad para disminuir de volumen (dar sedimento) bajo la influencia de la presión externa. El grado de compresibilidad del suelo depende de la estructura del suelo y es una característica importante de las propiedades mecánicas del suelo, que se utiliza para calcular los asentamientos de edificios y diversas estructuras. La compresibilidad de los suelos es causada por un cambio en su porosidad cuando se aplica una carga y ocurre debido a la ocurrencia de desplazamientos mutuos de partículas. Reducir el espesor de las películas de agua coloidal exprimiendo el agua en suelos saturados de agua y destruyendo los enlaces de cristalización en suelos altamente estructurados. Debido a que la compresibilidad del suelo está asociada con una disminución de su porosidad, en mecánica de suelos se acostumbra caracterizar la compresibilidad del suelo por la dependencia del coeficiente de porosidad de la presión de compactación. Esta dependencia se llama compresión y se determina experimentalmente en condiciones de laboratorio utilizando dos tipos de dispositivos:

-cuentakilómetros(dispositivo de compresión uniaxial con paredes laterales rígidas de la jaula en la que se encierra la muestra de suelo) también llamado dispositivo de compresión;



- estabilómetro(un dispositivo de compresión triaxial con paredes laterales elásticas que encierran el suelo).

Para un suelo en estado trifásico (esqueleto + agua + aire), sin tener en cuenta sus características estructurales, el volumen unitario será:
ρsk/ρ+Wρsk/100+σ/100=1,
donde ρ es la densidad del suelo, g/cm 3 ; W - humedad del suelo,%; σ es el volumen de aire que queda en los poros del suelo después de la compactación, %; 1 unidad de volumen de suelo (1 cm 3); ρsk - densidad del suelo seco, g/cm 3.

De ahí la principal característica de la compactación del suelo (en estado seco), es decir, su densidad está determinada por la fórmula
ρsk =(1-σ) ρ/(100+Wρ).

La densidad del suelo, la humedad y el contenido de aire dependen de su génesis, grado de dispersión, condiciones naturales del área, carga de las ruedas de los automóviles y una serie de otros factores. La densidad de la franco arenosa limosa es 2,66 g/m 3 , la ligera - 2,68, la franco limosa ligera - 2,69 y la franco pesada - 2,71, la arcilla limosa -2,72 y la arcilla aceitosa -2,71. Dependiendo de la granularidad del suelo, el contenido de aire también cambia: en suelos arenosos - 8-10%, en suelos franco arenosos -6-8%,
en margas, incluidas las de chernozem, - 4-5% y en arcillas grasas - 4-6%.

El efecto de la humedad es mayor en suelos más dispersos. En la URSS los suelos muy dispersos están muy extendidos. Estos suelos tienen una gran superficie específica, una gran capacidad de humedad y heladas, etc. (Capítulo 7.2).

Humedad óptima Wо - humedad correspondiente a la densidad máxima del suelo ρmax con el menor consumo de energía para la compactación. A esta humedad, el agua en los poros del suelo está en estado adsorbido y la porosidad corresponde al volumen de agua contenida en él, es decir, el suelo es, según la mecánica de suelos, una masa de suelo (ver Fig. 11.2). .

Arroz. 11.2. Relación entre humedad y densidad del suelo seco.
Zonas; A - con una humedad inferior a la óptima; B - con humedad óptima; C - con humedad por encima del óptimo

En la URSS, se ha desarrollado un método estándar para determinar los valores de Wо y ρmax, que se analiza en detalle en el curso de ciencia del suelo y mecánica de suelos. Típico de la compactación estándar, los gráficos de la dependencia de la densidad del suelo seco de la humedad se presentan en la Fig. 11.3.


Arroz. 11.3. La influencia de la energía de compactación y la humedad en la densidad del suelo seco 1 - método de compactación estándar (URSS); 2 - compactación reforzada según el método Proctor modernizado (EE. UU.); 3 - línea con poros del suelo llenos de agua capilar (masa de suelo)

Si se gasta más energía en la compactación, el volumen de aire y agua atrapados disminuirá y, por tanto, aumentará la densidad del suelo. La relación entre densidad y contenido de humedad estará en la esquina superior izquierda del gráfico. Al conectar los puntos de los valores más altos de la densidad del suelo seco de los ríos, obtenemos una línea recta en un ángulo a con la horizontal, que caracteriza el curso de los cambios en la humedad óptima (ver Fig. 11.3). Para aumentar el módulo de elasticidad de los suelos, muchos países se esfuerzan por aumentar los requisitos de densidad. En particular, en EE.UU. los suelos se compactan con un contenido de humedad óptimo más bajo que en la URSS, debido al mayor consumo de energía para la compactación (curva 2). Pero con un aumento de la humedad por encima del valor óptimo, la densidad del suelo seco disminuye drásticamente y la naturaleza de la disminución es exactamente la misma, independientemente de la energía gastada en la compactación (curvas 3).

Densidad máxima del suelo utilizando el método de compactación estándar.. El criterio de “densidad máxima” corresponde a la compactación mecánica, por ejemplo, de suelos cohesivos, cuando toda el agua que contienen está en estado adsorbida y la porosidad corresponde al volumen de agua de los poros. Del análisis de la Fig. 11.3 está claro que el método de compactación estándar es condicional. Las características de resistencia (módulo de elasticidad del suelo E0, fricción φ y cohesión C, establecidas a una densidad correspondiente al método de compactación estándar, son significativamente menores que, por ejemplo, según el método Proctor * modernizado utilizado en los EE. UU. y otros países (Fig. 11.4). Según este método, el suelo se compacta utilizando mucha más energía que el nuestro.


Arroz. 11.4. La influencia de la humedad y el método de compactación en las características de resistencia de los suelos cohesivos 1 - método de compactación adoptado en los EE. UU. (método Proctor modernizado); 2 métodos de compactación estándar (URSS); ϕ - fricción; c - embrague; E0 - módulo de elasticidad del suelo

El coeficiente de compactación del suelo cohesivo según el método modernizado, igual a, digamos, Ko = 1, corresponde al método de compactación estándar Ko = 1,1, es decir, los requisitos de densidad del suelo son más estrictos que en la URSS.

*El método modernizado se utiliza ampliamente en muchos países. Se diferencia de nuestro método de compactación estándar en que se compacta el suelo, aunque en la misma copa metálica, pero con un peso de 4,55 kg en 5 capas con un número total de golpes de 125. En nuestro caso, un peso de sólo 2,5 kg. Se deja caer y se compacta el suelo en 3 capas.