lab-suelos i - spt

ENSAYO N° 5

ENSAYO DE PENETRACION NORMAL (S.P.T.)

DOCENTE: Ing. Hernán Flores

Grupo: Martes

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉSFACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVILINSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES

“ING. HUGO MANSILLA ROMERO”

Laboratorio de Mecánica de Suelos I

CIV – 219 L

LABORATORIO N° 5

DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN ADMISIBLE DEL SUELO“ENSAYO DE PENETRACIÓN NORMAL” S.P.T.

1. OBJETIVO.

Este ensayo de penetración normal S.P.T. (Standard Penetration Test) describe y tiene como propósito ensañar el procedimiento para efectuar sondeos en un terreno utilizando un sacamuestras “partido”, a fin de obtener muestras representativas de suelos para su identificación y ensayos de laboratorio, además de tener un record de la resistencia que opone el subsuelo a la penetración del sacamuestras, y así conocer la fatiga admisible del subsuelo.

Combinar los resultados de los ensayos anteriores a fin de poder clasificar el suelo con dichos datos.

2. EQUIPO.

Equipo de perforación.

El que se utilice debe ser aceptable y permitir un hoyo razonablemente limpio, antes de que se introduzca el sacamuestras, a fin de asegurar que el ensayo de penetración se lleve a cabo con el suelo que no ha sido perturbado y que permita la hinca del sacamuestra para obtener la muestra. Las siguientes piezas de equipo han probado ser aceptables para avanzar un hoyo perforado en varias condiciones de superficie.

Draga, cortador y cola de pescado, menor de 6,5 pulgadas (162 mm) y mas grade que 2,2 pulgadas (56 mm) de diámetro, puede ser usado en conjunción con un hoyo abierto rotatorio como taladro, u otros métodos avanzados de perforación. Para evitar la perturbación del suelo, no son permitidas las pequeñas descargas de fondo, solo las pequeñas descargas de lado son permitidas.

Pedazos de cono de rodillo, menor que 162 mm y más grande que 56 mm de diámetro puede ser usado en conjunción con un taladro de hoyo abierto o métodos avanzados de perforación si el fluido de taladro tiene descarga desviada.

Tronco excavador continuo, con o sin un trozo central ensamblado, puede ser usado para taladrar el agujero. El diámetro interno del tronco excavador deberá ser menor que 162 mm y más grande que 56 mm.

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Cubo y barrenos de mano de diámetro menor que 6,5 pulgadas (162 mm) y mayor a 2,2 pulgadas (56 mm) puede ser usado si el suelo del lugar no cabe dentro del sacamuestras.

Vara sacamuestras.

Unión nivelada de acero, que será usada conectando al sacamuestras partido al peso móvil ensamblado. La vara sacamuestras tendrá un momento de inercia igual o mayor a la barra típica “A” (una barra de acero con diámetro externo de 1 5/8 pulgadas (28,5 mm)).

Sacamuestras partido.

El sacamuestras consistirá en una punta de cuchara que deberá ser acero, reemplazable y reparable cuando se haya torcido o dentado bajo las dimensiones indicadas en norma. El uso de revestimiento para producir un diámetro interno constante de 1 1/8 pulgadas (35 mm) es permitido, pero deberá ser anotado en el registro de penetración si se usa. El uso de una canasta que retenga la muestra es permitido pero deberá ser anotado en el registro de penetración si se usa.

Peso móvil ensamblado.

Consiste en un martinete de 140±2 lb (63,5±1 Kg) y será una masa rígida y solida de metal. El martillo golpeara el yunque y el hacer contacto entre acero y acero se dará a la caída. Una guía para el martillo permitirá que se realice una caída libre. Por razones de seguridad, el uso de un martillo ensamblado con un yunque interno es recomendable.


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Sistema de caída de martillo.

Un sistema hidráulico automatice o no para levantar el martillo, que no produzcan penetración del área del sacamuestras.

Equipo accesorio.

Accesorios como etiquetas, contenedoras de muestras, fecheros y medidores del nivel de agua bajo la superficie, otros mecanismos deberán ser provistos de acuerdo con los requerimientos del proyecto.


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3. PROCEDIMIENTO.

3.1. Procedimiento de taladrar.-

El perforado estará avanzado para permitir el muestro continuo o intermitente. El intervalo y localización del ensayo esta por lo general especificado en el proyecto de ingeniería o geología. Típicamente los intervalos seleccionados son 5 pies (1.5 m) o menos en estratos homogéneos con ensayos y muestreo en lugares con cambio de estrato.

Algún procedimiento de perforación que proporcione un limpio y estable agujero conveniente antes de la inserción del sacamuestras y asegura que el ensayo de penetración sea realizado sobre un suelo esencialmente sin perturbación; cada uno de los procedimientos siguientes son aceptables para algunas condiciones de superficie. Las características del subsuelo serán consideradas anticipadamente de la selección del método de excavación.

Método de excavación a pozo abierto.Método de barreno continuo.Método de perforación usando algún procedimiento de lavado.Método usando brocas solidas.

Mucho métodos de barrenado o excavación producen perforaciones no aceptables. El procedimiento de chorro a través de un tubo abierto sacamuestras alcanzando profundidades deseadas no es permitido. El método de brocas solidas continuas no será usado en el avance del pozo, no se debe hacer avanzado el nivel de muestreo. Avanzar el perforado pequeñas descargas de fondo no es permisible. No es admisible el usar un muestreador únicamente de algún método previo al uso del muestreador SPT.

La cabeza del muestreador es perforado para prevenir que se forme presión durante el ensayo y que pueda ser limpiado. Una válvula de retención a bola está en la cabeza para prevenir que la presión del agua descienda la muestra. Evitar que la muestra se pierda.

Los fluidos de barrenado deben ser mantenidos encima del nivel del agua de la tierra In situ, durante todo el tiempo de barrenado, remoción del taladro y muestreo.

NOTA. Para nuestro caso no se raelizo ninguno de los método ya que el ensayo se realizara en la superficie.

3.2. Procedimiento de ensayo y muestreo.-

Luego de realizado el pozo hasta la cota de muestreo y las partes que son excesivamente cortantes removidas se prepara el ensayo con la siguiente secuencia de operaciones:


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a) Colocar el sacamuestras partido en la vara de muestreo, y bajar hasta el hueco perforado.

b) Colocar el martillo en posición y sujetar el yunque en el tope de la vara de muestreo, y bajar hasta el hueco perforado.

c) Colocar el martillo en posición y sujetar el yunque en el tope de la vara de muestreo. Esto puede ser hecho antes de introducir el sacamuestras en el hueco perforado.

d) Anular el peso propio del sacamuestras, vara, yunque y peso móvil en el borde del barreno aplicando un asentamiento. Si hay excesiva cantidad de elementos cortantes, remover el sacamuestra y vara del hueco y retirar los elementos cortantes.

e) Marcar el taladro cada 6 pulgadas (15 cm).

f) Aplicar golpes al sacamuestras con el martillo de 140 lb (63.5 kg) y contar el numero de golpes aplicados para cada 6 pulgadas de penetración hasta que una de las siguientes cosas ocurra:

g) Un total de 50 golpes hayan sido aplicados durante uno de los 15 cm incrementados hasta que el avance del sacamuestras por el impacto sea fácilmente observado para cada incremento de 6 pulgadas.

h) Un total de 100 golpes hayan sido aplicados.

i) Es observado un no avance del sacamuestras durante 10 golpes continuos del martillo.

j) Cuando el sacamuestras ha avanzado completamente 18 pulgadas (45 cm) sin que se haya cumplido lo descrito en los tres primeros pasos.

k) Registrar el numero de golpes necesario para cada 6 pulgadas (15 cm) de penetración o su fracción. Los primeros 15 cm son considerados un asentamiento. La suma del numero de golpes efectuados para el segundo y tercero 15 cm de penetración, es definido como “resistencia a la penetración normal” o valor “n”. si el sacamuestras penetra menos de 18 pulgadas (45 cm) como lo permite pasos anteriormente indicados en el numero de golpes para completar la 6 pulgadas y por cada incremento parcial se registrara en el taladro. Para incrementos parciales, la profundidad de penetración se reportara con la aproximación de 1 pulgada (25 mm) en adición al número de golpes.

l) Se registrara también si el sacamuestras avanza por debajo del peso estático, o si el peso estático se suma al peso del martillo.


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m) La manera de levantar y dejar caer el martillo de 140 lb (63.5 kg) se podrá realizar una de las siguientes operaciones:

- Usando un vibrador automático o semiautomático de martillo, que deja caer el matillo de 140 lb (63.5 kg) desde una altura de 30±1 pulgada (76 ± 12.5 cm), que sea caída libre.

- Por el uso de un gato hidráulico que viene sujeto a martillo por una cuerda. Cuando este sistema es usado las operaciones serán:

El gato hidráulico deberá ser libre de polvo, aceite o grasa y tener un diámetro en el rango de 6 a 10 pulgadas (150 a 250 mm).

El gato hidráulico deberá ser manejado con una velocidad de rotación de 100 RPM, o una velocidad aproximada que será registrada en la planilla.

No más de 2 ¼ de la cuerda debe estar enrollada en el gato hidráulico, y puede ser usada durante el periodo de penetración.

n) Para cada caída de martillo, el operador empleara 30 pulgadas (76 cm) de altura para cada caída libre. La operación de enrollar y dejar libre la cuerda se realizara rítmicamente y sin tocar el borde de donde se golpea.

o) Traer el sacamuestras a la superficie y abrir. Registrar el por ciento recuperado y la longitud de la muestra recuperada. Describir la muestra de suelo, como su composición, color, estratificación y condición, entonces tomar una o más partes representativas de las porciones de la muestra y depositar en contenedores que no permitan escapar la humedad, sin distorsionar la estratificación aparente. Sellar los contenedores para prevenir la evaporación de la humedad de la muestra del suelo.

p) Pegar etiquetas a los contenedores con la designación del trabajo, numero de pozo, profundidad de la muestra, y el numero de golpes por cada incremento de 6 pulgadas (15 cm). Proteger las muestras de las temperaturas extremas, de cambio de temperatura. Si hay un suelo que cambie dentro del sacamuestras, hacer una sacudida por cada estrato y marcar su posición en el sacamuestras.

4. CÁLCULOS.

4.1. DATOS.De la granulometría:


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Tamices % pasaN°4 74,84

N°200 22,79N°10 66,34N°40 47,90

%Grava = 25%%Arena = 52%%Finos = 23%

Cu 161,538Cc 2,11

Bien gradada

De los límites de atterberg

Limite liquido (LL) = 18,01Limite Plastico (LP) = NPIndice plastico (IP) = NP

Limetes de Atterberg

Del ensayo de SPT: N° de golpes con cuchara: 4-7-4 N = 11 golpes

N° de golpes con punta: 4-6-6 N = 16 golpes

4.2. CLASIFICACIÓN AASHTO.

A) % que pasa T. N° 10 = 66.34% Se descarta A1 - aB) % que pasa T. N° 40 = 47.90% Se descarta A3 C) % que pasa T. N° 200 = 22.79% Se descarta A4, A5, A6, A7D) LL = 18.01 Se descarta A2 – 5, A2 – 7E) IP = NP Se descarta A2 – 6F) Calculo del índice de grupo


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GI = (23-35)(0.2+0.005(18.01-40))+0.01(23-15)(0-10) = -1.88 = 0

Las clasificaciones que no se descartaron fueron: A1-b y A2 – 4.

Por lo que finalmente llegamos a la conclusión al observar la muestra, que el suelo es (clasificación que se ratifica por el método unificado mostrado a continuación):

A2 – 4 (0)

4.3. CLASIFICACIÓN UNIFICADA.

A) % que pasa T. N° 200 = 22.79% Suelo partículas gruesasB) % que pasa T. N° 4= 74.84 % Arena (S)C) % que pasa T. N° 200 = 22.79% mas del 12% pasa malla N°200D) IP = NP IP<4

Por lo que finalmente llegamos a la conclusión que el suelo es:

SM (arena limosa)

4.4. DETERMINAR CARGAS ADMISIBLES.

Por ser arena se debe usar los datos de punta obtenidos en el ensayo SPT, N = 16 golpes, además se debe usar la tabla A, y realizar una ponderación:

G (5.83) + A (4.35) + F (2.80)Donde: G = %gravas /100

A = %arenas /100F = %finos /100

Reemplazando datos:0.25 (5.83) + 0.52 (4.35) + 0.23 (2.80) = 4.3635

Entonces en la tabla A buscamos:


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N = 16La curva correspondiente a 4.3635 en el lado derecho de la tabla.

Con lo que obtenemos : 2.0 (kg/cm2) aproximadamente

Entonces lo dividimos entre un coeficiente de seguridad de 2.

Carga admisible = 1.0 (kg/cm2)

5. PLANILLAS.


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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES Cliente: UMSA Operador: La Paz - Bolivia Procedencia: Jardin de UMSA

Muestra N°: 1 Calculista: LABORATORIO DE ENSAYO Profundidad: 0,0 m DE MATERIALES Proyecto: ACADÉMICO Fecha: 6 de Septiembre de 2011

Suelo humedo + capsula ( P1 ) = 173,67 Muestra total humeda ( Ph ) = 7786,00Suelo seco + capsula ( P2 ) = 173,03 Agregado grueso ( Ret. N 10 ) A.G = 2609,48Peso del agua : ( Pa ) = 0,64 Peso N°10 humedo ( Mh )= 5176,52Peso capsula : ( Pc ) = 73,67 Peso agua(Pa)= 33,13Peso suelo seco : ( Ps ) = 99,36 Peso N°10 seco ( Ms) = 5143,39Porcentaje humedad (%Hh) = 0,64 Muestra total seca ( Ps ) = 7752,87

ANALISIS DE TAMICES DEL AGREGADO GRUESOTamices Peso Ret % Parcial Acumulado Aberturasgrs. ( P ) Ret. ( % Rp ) %Retenido(%Rt) % pasa(%Pt) mms

2" 0,00 0,00 0,00 100,00 50,801 1/2" 92,88 1,20 1,20 98,80 38,10

1" 262,37 3,38 4,58 95,42 25,403/4 " 287,98 3,71 8,30 91,70 19,103/8" 701,07 9,04 17,34 82,66 9,52N°4 606,23 7,82 25,16 74,84 4,76N°10 658,95 8,50 33,66 66,34 2,00

TOTAL 2609,48

Peso muestra humeda Sh 100Peso muestra seca S=Shx100/100+%Hh= 99,36

ANALISIS DE TAMICES DEL AGREGADO GRUESO

Tamices Peso Ret % Retenido Mortero Aberturasgrs.( P );(Ph) Parcial (%Rp ) Acumulada(%Rt) s/mortero(%Pm) s/total(%Pt) mm

N°10 0,00 0,00 0,00 100,00 66,34 2,000N°20 13,37 13,46 13,46 86,54 57,41 0,840N°40 14,25 14,34 27,80 72,20 47,90 0,420N°60 12,77 12,85 40,65 59,35 39,37 0,250

N°140 19,78 19,91 60,56 39,44 26,17 0,105N°200 5,05 5,08 65,64 34,36 22,79 0,074TOTAL 65,22

%Grava = 25%%Arena = 52%%Finos = 23% Total = 100%

OBSERVACIONES.-……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

% Acumulado pasa

TEC. RENÉ RAMOS

Univ. Rodriguez Gamarra, Juan Alejandro

ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO

ANALISIS DE TAMICES DEL AGREGADO FINO

ANALISIS DE TAMICES DEL AGREGADO GRUESO

(mortero de Suelo)

Humedad Hidroscopica Peso seco de la muestra total

ANALISIS MECANICO DEL MORTERO DE SUELO


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Cliente: U.M.S.A. Operador:

Procedencia: Jardin U.M.S.A. Calculista

Muestra N°: Pozo 1

Profundidad : 0,0 m

Proyecto: Academico Fecha: 13/09/2011

LIMITES DE ATTERBERG

Universidad Mayor de San Andres Tec. Rene Ramos

Univ. Rodriguez Gamarra, Juan

Alejandro

Facultad de IngenieriaIngenieria Civil


INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES


AASTHO T 89 – 68, AASTHO T 90 – 70

Capsula N° 31 21 38Limite liquido

NO

Ope

rabl

e

N° de Golpes 29 7Peso suelo humedo + capsula (g) 49,81 43,81Peso suelo seco + capsula (g) 44,28 38,33Peso de Agua (g) 5,53 5,48Peso de la Capsula (g) 12,61 12,5Peso suelo seco (g) 31,67 25,83Pocentaje de humedad (%) 17,46 21,22

Limite liquido (LL) = 17,81 NP 18,20

Limite liquido (LL) = 18,01

NO

Ope

rabl

e

Limite Plastico

NO

Ope

rabl

e

NO

Ope

rabl

e

Capsula N°Peso suelo humedo + capsula (g)Peso suelo seco + capsula (g)Peso de Agua (g)Peso de la Capsula (g)Peso suelo seco (g)Pocentaje de humedad (%)

Limite Plastico (LP) = NP

Limite liquido (LL) = 18,01Limite Plastico (LP) = NPIndice plastico (IP) = NP

Limetes de Atterberg

NO

Ope

rabl

e

NO

Ope

rabl

e

Análisis Granulométrico por método hidrométrico Univ. Rodriguez Gamarra, Juan Alejandro Página 11 de 31

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Cliente: U.M.S.A. Operador :

Procedencia: Jardin U.M.S.A. Calculista :

Muestra N°: Pozo 1

Profundidad : 0,0 m

Proyecto: Academico Fecha : 27/09/2011

Suelo humedo + capsula (P1) = 241,34 (gr) (Wh) = 100,00 (gr)

Suelo seco + capsula (P2) = 240,38 (gr) (Ws) = 99,46 (gr)

Peso del agua (Pa) = 0,96 (gr) (Cm) = 1 (gr/lt)

Peso capsula (Pc) = 62,02 (gr) (Cd) = 6 (gr/lt)

Peso suelo seco (Ps) = 178,36 (gr) (Ct) = 0 (gr/lt)

Humedad Higroscopica (%Hh) = 0,54% (∆R) = -5 (gr/lt)(Gs) = 2,61

(Gs 2,65) = 2,65% que pasa el Tamiz N° 10 (%T.N°10) = 66,34% (Ga) = 1,00

(a) = 1,0094(n) = 0,01009 (Poises)(K) = 0,01385

0 0 0 0 0,00 0 0,0 0,00001 31 20 26 26,39 17,50 12,0 0,04803 27 20 22 22,33 14,81 12,7 0,02855 25 20 20 20,30 13,46 13,0 0,0223

10 24 20 19 19,28 12,79 13,2 0,015915 22 20 17 17,25 11,44 13,5 0,013130 21 20 16 16,24 10,77 13,7 0,009460 20 20 15 15,22 10,10 13,8 0,0066

120 18 20 13 13,19 8,75 14,2 0,0048250 16 20 11 11,16 7,41 14,5 0,0033

1440 13 20 8 8,12 5,39 15,0 0,0014

Altura efectiva de caida L(cm)

Diametro de las particulas D(mm)

Factor de correccion por el peso especifico

De la Granulometria por Tamiz

Tiempo t(min)

Lectura del Hidrometro

R*(gr/lt)

Temperatura T (°C)

Lectura Corregida

R(gr/lt)

% mas fino P(%)

% sobre muestra total

P'(%)

Constante de la formula de Stokes

Correccion CompuestaPeso Especifico del SueloPeso Especifico del Suelo CalibradoPeso Especifico del agua

Coeficiente de Viscosidad del agua

Correccion por temperatura



Humedad Higroscopica

METODO HIDROMETRICO

Universidad Mayor de San Andres Tec. Rene Ramos

Facultad de IngenieriaIngenieria Civil Univ. Rodriguez

Gamarra, Juan AlejandroINSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES

Analisis HidrométricoPeso de la muestra humedaPeso de la muestra seca Correccion por meniscoCorreccion por defloculante

Determinación de los coeficientes de uniformidad y curvatura: D60, D30 y D10 en (mm)

D60 1,05 mmD30 0,12 mmD10 0,0065 mmCu 161.54Cc 2.11

Curva Granulométrica.


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Profundidad (m)

Humedad Natural

(%)Limite Liquid

oLimite Plastic

o Indice de Plasticidad2"

1 1/2"1" 3/4" 3/8" N°4 N°10 N°40 N°200 Sigla

descripcion N° de golpes

Fatiga (kg/cm2)

Cliente : U.M.S.A 0 3,21 18,01 NP NP 100 98,80 95,42 91,70 82,66 74,84 66,34 47,90 22,79 SM Arena limosa 16 1Proyecto : AcademicoOperador: G. MartesCalculista:

SPT

Rodriguez Gamarra, Juan Alejandro

Clasificacion unificada de suelos

GranulometriaLimites de Atterberg


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6. CONCLUSIONES.

En función con los datos obtenidos en los ensayos de granulometría, limites de atterberg e hidrometría, es posible realizar una clasificación de los suelos.

Se logro clasificar el suelo ensayado como una arena limosa, tanto por el método unificado como con el método AASHTO.

Con la clasificación y con el ensayo de SPT es posible obtener la carga máxima admisible del suelo.

Es necesario dividir el valor obtenido con tablas entre un coeficiente de seguridad de este modo se evitan riesgos en los cálculos.

7. INVESTIGACIÓN.

7.1. APLICACIONES Y CORRELACIONES

El ensayo SPT tiene su principal utilidad en la caracterización de suelos granulares (arenas o gravas arenosas), en las que es muy difícil obtener muestras inalteradas para ensayos de laboratorio.

Al estar su uso muy extendido y dispone de una gran experiencia geotécnica en estas pruebas, se han planteado correlaciones entre el golpeo SPT y las características de los suelos arenosos, así como con diversos aspectos de cálculo y diseño geotécnico.

También existen correlaciones en el caso de que el terreno sea cohesivo, pero al ser un ensayo prácticamente instantáneo, no se produce la disipación de los incrementos de presiones intersticiales generados en estos suelos arcillosos por efecto del golpeo, lo que claramente debe influir en el resultado de la prueba.

Por ello, tradicionalmente se ha considerado que los resultados del ensayo SPT (y por extensión, los de todos los penetrómetros dinámicos) en ensayos cohesivos no resultan excesivamente fiables para la aplicación de correlaciones. En la actualidad, este criterio está cuestionado, siendo cada vez más aceptado que las pruebas penetrométricas pueden dar resultados igualmente válidos en todo tipo de suelo. En cualquier caso, al margen de la validez o existencia de correlaciones, el valor del golpeo obtenido en un ensayo de penetración simple es un dato indicativo de la consistencia de un terreno susceptible de su utilización para la caracterización o el diseño geotécnicos.

Cuando el terreno atravesado es grava, la cuchara normal no puede hincarse, pues su zapata se dobla. Con frecuencia se sustituye por una puntaza maciza de la misma sección (no normalizada). El ensayo SPT no proporciona entonces muestra. El golpeo así obtenido debe corregirse dividiendo por un factor que se considera del orden de 1'5.


http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayos_de_laboratorio

http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayos_de_laboratorio

http://es.wikipedia.org/wiki/Obtenci%C3%B3n_de_muestras

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7.2. APLICACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL SPT

Suelos fricciónales o no cohesivos:

Los resultados del SPT pueden correlacionarse con algunas propiedades mecánicas de los suelos, y en especial en lo referente a las arenas. Las primeras referencias sobre el uso del SPT en arenas están citadas en) y representadas en una tabla que correlaciona el valor de N con la densidad relativa en arenas, (tabla V). La densidad relativa (Dr) de una arena tiene una influencia importante en el ángulo de fricción interna (Φ), en su capacidad de carga y en el asentamiento de fundaciones que se apoyan sobre este material Por ejemplo si una arena sumergida es muy suelta, un choque brusco puede producir una potencial liquefacción del material (suspensión). En estado denso la misma arena es insensible a los choques y por lo tanto adecuada como base de las estructuras más pesadas. De allí la importancia de la densidad relativa frente a las demás propiedades a excepción de la permeabilidad.

Se debe tener cuidado en el uso de la correspondencia entre N y la densidad relativa y siempre y cuando el ensayo de penetración se haya realizado responsablemente. Una correlación muy utilizada que relaciona el, valor N, Dr ,y sobrecarga efectiva, es la familia de curvas desarrolladas y estudiadas por Gibbs y Holtz, basadas en una serie de ensayos de laboratorio, según se indica en la figura 1. Esta correlación la utilizaron muchos ingenieros en todo el mundo para estudios de rutina in situ y otros lo hicieron para predecir la potencial liquefacción en suelos no cohesivos.

La figura 1 es un gráfico de doble alcance: por un lado se indican las curvas de diversos autores que correlacionan los valores de N con Dr y por otro la que relaciona N con los valores del ángulo de fricción interna (Φ). Univ. Rodriguez Gamarra, Juan Alejandro Página 16 de 31

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En la determinación de la resistencia a penetración de una arena influye la profundidad a la cual se practica el ensayo, debido al confinamiento producido por la presión de la sobrecarga. Puede ocurrir que al aumentar la profundidad exhiba valores mayores de densidad relativa que la real. Si se considera normal el valor de N a una profundidad que corresponde a una presión efectiva de sobrecarga de 10 t/m2, el factor de corrección CN que hay que aplicar a los valores de N para otras presiones efectivas diferentes está dado por la expresión:

CN = 0,77 log 200/p Donde, CN = Factor de corrección p = Presión efectiva debida a la sobrecarga (t/m2).

Suelos cohesivos:

La consistencia de las arcillas y de otros suelos cohesivos se describe con los términos: Muy blando, blando, medianamente compacto, compacto, muy compacto y duro. La medición cuantitativa básica de la consistencia es la resistencia a la compresión simple (qu). Esta resulta Univ. Rodriguez Gamarra, Juan Alejandro Página 17 de 31

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representativa en los suelos arcillosos saturados uniformes, en el caso de las arcillas marinas, mientras que en el caso de suelos arcillosos de origen residual, eólico, fluvial, los cuales poseen una falta de uniformidad en su masa y pueden desarrollar microfisuras, el valor de la resistencia a la compresión simple tiene vacilaciones importantes. En este caso la metodología más adecuada para medir la resistencia al corte en el laboratorio es por medio de ensayos triaxiales.

En las perforaciones de exploración del subsuelo se puede estimar groseramente la resistencia al corte de las arcillas por medio de los ensayos de penetración. En la tabla VI se observa la relación aproximada entre el N de cuchara partida y la resistencia a compresión simple (qu) de las arcillas saturadas.

7.3. MÉTODOS OPCIONALES.

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO.

El ensayo de penetración estática CPT consiste en hincar a presión en el suelo a una velocidad constante de 2 cm/seg. una punta cónica que permite medir por separado la reacción que opone el suelo a la penetración del cono (qc) y el rozamiento de un manguito ubicado por encima del mismo (fs). El ensayo CPTU (piezocono) permite medir además la presión de poro que se genera durante la hinca. La reacción necesaria para la hinca está dada por el propio peso del vehículo o por anclajes al terreno. El ensayo CPT puede realizarse con puntas mecánicas o eléctricas. El ensayo CPTU es completamente electrónico y las medidas son efectuadas por captores de


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presión, amplificadas y tratadas por un convertidor A/D. Se calibra periódicamente siguiendo las normativas internacionales.

Se determinan 3 parámetros del suelo a intervalos de 20, 5 o 1 cm:- Resistencia por punta qc- Rozamiento del fuste fs- Presión intersticial u

A partir de estos parámetros primarios se definen otros secundarios. Todos o algunos de ellos se grafican en función de la profundidad. Los resultados numéricos son analizados por programas de interpretación y permiten clasificar y caracterizar geotécnicamente el suelo atravesado. En los suelos saturados, la penetración del cono provoca el cizallamiento que se acompaña de una variación ÆU de la presión intersticial:

ÆU > 0 en suelos contractantes. ÆU < 0 en suelos dilatantes.

Si la penetración es detenida, la presión intersticial tiende a disiparse, más o menos rápidamente según el tipo de suelo, hasta alcanzar la presión hidrostática de equilibrio, obteniendo así información de la permeabilidad y de las características de consolidación.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS

El equipo está constituido por los siguientes elementos:o Punta (CPT o CPTU)o Cable conectoro Central de toma de datos

Los ensayos eléctricos visualizan en pantalla en tiempo real todas las variables medidas y sus combinaciones, además de la inclinación del ensayo. Los datos pueden ser interpretados e impresos en el campo. Existen conos especiales para aplicaciones tanto geotécnicas como


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geoambientales tales como el cono sísmico que permite realizar ensayos down hole (SCPTU), conos que permiten medir la resistividad (RCPTU), humedad, vibraciones, georadar, etc.

VENTAJAS. Además de ser un ensayo rápido, repetible y que altera mínimamente el suelo, presenta las siguientes ventajas:

o Distinguir entre penetración drenada, parcialmente drenada o no drenada.o Detección de capas delgadas con una precisión muy superior a la de los sondeos

convencionales.o Clasificación del suelo.o Evaluación de parámetros geotécnicos.

APLICACIONES

o Suelos granulares Densidad Relativa DR% Angulo de rozamiento interno Módulos de deformación: E, M Gmax

o Suelos cohesivos Resistencia al corte sin drenar Su Sentividad St Historia tensional OCR Módulos de deformación: E, M Gmax

o Disipacion de las presiones intersticiales Coeficiente de consolidación ch Permeabilidad horizontal kh Presión de poro de equilibrio Gradientes hidráulicos

o Otros parametros geotécnicos Potencial de liquefacción Correlación valor Nspt

o Aplicaciones directas Estratigrafía Cálculo de capacidad portante de cimentaciones superficiales y profundas. Cálculo de asientos. Cálculo de consolidación Control de tratamientos del terreno

o Aplicaciones geoambientales Resistividad Bioprobe: pH, ORP, Tº


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Detección de Hidrocarburos por fluorecencia inducida Humedad

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO

El ensayo presiométrico Ménard consiste en efectuar una puesta en carga lateral progresiva del terreno por medio de una sonda cilíndrica dilatable radialmente que se introduce dentro de un taladro realizado previamente. De esta manera se obtiene una curva de variación de las deformaciones del suelo en función del esfuerzo aplicado.

Se determinan tres parámetros del suelo:- Módulo de Deformación- Presión de Fluencia- Presión Límite


El equipo se compone de 3 elementos principales:

- CPV o Central de Presión - Volumen. Permite la lectura de las presiones aplicadas a la sonda y de los volúmenes inyectados a la célula central de la misma. Comprende una caja de poliester resistente, volúmetro de 800 cm2 con visor graduado, manómetros para la lectura de las presiones y reguladores. El rango de presión es de 0 a 100 bar.

- TUBULARES de conexión coaxiales de alta resistencia que conectan la CPV y la sonda.- SONDA PRESIOMÉTRICA tricelular. Los cambios de radio/volumen (deformación del

suelo) corresponden a los de la célula central de la sonda; las células extremas están destinadas a garantizar la expansión cilíndrica de la central, fundamento teórico del ensayo. Los diámetros disponibles son: 32, 44, 60 y 74 mm con fundas de caucho (3 y 4 mm), teladas, metálicas y malladas. Para ensayos en gravas y/o arenas por debajo del Nivel Freático, la sonda puede introducirse en un tubo ranurado protector que puede hincarse en el terreno mediante una tubería que permite el paso del tubular por su interior.

VENTAJAS Y APLICACIONES o Cálculo de Capacidad Portante de cimentaciones superficiales y profundas.o Cálculo de asientos de zapatas y pilotes.


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o Cálculo de rozamiento negativo de pilotes.o Diseño de pilotes cargados lateralmente.o Diseño de estructuras de sostenimiento.o Diseño de anclajes.o Estimación de parámetros clásicos de corte.


El ensayo presiodilatométrico consiste, de igual forma que el ensayo presiométrico, en efectuar una puesta en carga lateral progresiva del terreno. La sonda utilizada tiene un diámetro de 72 mm y es introducida en el taladro realizado anteriormente en el terreno. Las tensiones se aplican escalonadamente gracias a la inyección de un fluido (agua o nitrógeno), mediante la bomba multiplicadora de doble acción, desarrollada por Igeotest.La resolución de la medida de la deformación de la cavidad es de 10 m. Así pues, se obtiene una excelente curva de deformaciones del terreno respecto a las tensiones aplicadas. Los parámetros obtenidos son los siguientes:

- Módulo de corte G.- Presión de fluencia.- Presión límite.

En las figuras inferiores se representa un ensayo de carga/descarga (arriba) y unos gráficos de calibración del equipo (abajo).


El conjunto del equipo presiodilatométrico se compone de los siguientes elementos:- SONDA OYO ELASTMETER-2 de 72 mm. Alcanza una presión de trabajo de hasta

200 bares.


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- CAJA DE LECTURAS ELECTRÓNICA externa, con almacenamiento de datos en un ordenador portátil.

- BOMBA DE PRESIÓN de doble acción mixta. Permite la inyección/succión del fluido utilizado en la sonda.

- MULTIPLICADOR. Permite inyectar/succionar 8 veces más fluido.- DOBLE CABLE (electrónica/fluido) hasta profundidades de ensayo de 200 m.

APLICACIONES

- Cálculo de capacidad Portante de cimentaciones superficiales y profundas.- Cálculo de asientos de zapatas y pilotes.- Cálculo de rozamiento negativo de pilotes.- Diseño de pilotes cargados lateralmente.- Diseño de estructuras de sostenimiento.- Diseño de anclajes.- Estimación de parámetros clásicos de corte.


El ensayo scisométrico o de molinete (Vane Test o Field Vane Test, FV) es un ensayo in situ utilizado para la determinación de la resistencia al corte sin drenar Su y la sensitividad St en suelos cohesivos saturados.Consiste en hincar en el terreno un "molinete" constituido por cuatro placas de acero ortogonales solidarias a un varillaje y medir el par de torsión T al girar el dispositivo hasta la ruptura del terreno.Al ser el cizallamiento relativamente rápido, el agua no tiene tiempo a ser evacuada y se trata entonces de un ensayo no drenado (UU). La norma ASTM D-2573 específica que la paleta debe tener cuatro lamas con una relación altura/ diámetro H/D ª 2 y con un valor de H comprendido entre 50 y 100 milímetros.

EQUIPO ELECTRÓNICO EVT-2000

El equipo EVT-2000 está diseñado para realizar ensayos de molinete a medida que este se hinca en el terreno, bien dinámica, bien estáticamente, mediante la adición de varillaje, como si un ensayo de penetración se tratase. Los ensayos de corte se realizan normalmente cada 0,5-1 m.De esta forma se pueden realizar ensayos de forma prácticamente continua, obteniendo una columna de resistencia del suelo. El equipo dispone de un niple especial de unión entre el


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varillaje y las palas, de forma que se puede determinar el rozamiento del mismo niple más el de las varillas.El par torsor es aplicado por un motor eléctrico que permite regular la velocidad del ensayo. Mediante un captor y convertidores A/D el ensayo se es monitoreado en tiempo real en un PC.

APLICACIONES o Resistencia al corte sin drenar de arcillas saturadas.o Sensitividad de arcillas.o Columna de resistencia del suelo


El Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT) consiste una paleta plana que se hinca en el terreno y está provista de una fina membrana metálica circular expandible horizontalmente en el suelo mediante gas a presión.Se determinan la presión P0 requerida para iniciar el movimiento de la membrana y la P1 presión para un desplazamiento de 1,1 mm en el centro de la misma a intervalos regulares, usualmente de 20 cm.A partir de los valores de P0 y P1 se derivan los tres parámetros intermedios característicos de este ensayo:

ID, Material Index, relacionado con el tipo de suelo. KD, Horizontal Stress Index, relacionado con la razón de sobreconsolidación del

suelo (OCR). ED, Dilatometer Modulus, determinado a partir de la teoría de la elasticidad.


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El equipo está constituido por los siguientes elementos:o Paleta Dilatométricao Conector electro-pneumáticoo Unidad de control en superficie

La hinca del dispositivo puede realizarse bien con un equipo de penetración estática (CPT) o bien con la maza de golpeo de un penetrómetro dinámico.

VENTAJAS

Además de ser un ensayo rápido, repetible y que altera mínimamente el suelo, presenta las siguientes ventajas particulares:

1. Se trata de un ensayo de dos parámetros, P0 y P1, el primero de los cuales da información directa de la historia tensional del suelo, factor que controla su comportamiento.2. El cálculo de asientos de cimentaciones superficiales es una de las principales aplicaciones de este ensayo, especialmente en arenas donde no se pueden realizar ensayos edométricos.3. Es un excelente ensayo para el control de tratamientos del terreno. La compactación se manifiesta por un inmediato incremento de KD y M, incluso para pequeños cambios de densidad.

4. Localización de superficies de rotura de taludes en suelos arcillosos.5. Curvas P-y para pilotes con carga lateral.6. Determinación del potencial de liquefacción de arenas.

APLICACIONES Determinación de los siguientes parámetros geotécnicos:

o Tipo de suelo (estratigrafía)


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o OCR y K0 en arcillaso Cu en suelos cohesivoso DR% y f en suelos granulareso M (módulo Edométrico) y E en suelos granulares y cohesivos.


El ensayo de penetración dinámica continuo consiste en contabilizar el número de golpes N necesarios para hincar tramos de varillaje de 10 o 20 cm (N10, N20, respectivamente). Los golpes son dados por una maza de peso conocido que cae libremente desde una altura fija.En el extremo inferior del varillaje se coloca una puntaza de mayor diámetro con el fin de reducir el rozamiento parásito por fuste y facilitar su extracción, ya que la puntaza queda perdida en el interior del suelo al finalizar el ensayo. El parámetro N permite calcular la resistencia a la penetración dinámica por punta. y se correlaciona con los parámetros geomecánicos en suelos granulares, obteniendo una columna continua de resistencia del suelo. En los terrenos cohesivos, las correlaciones deben considerarse orientativas.La realización del ensayo se suspende cuando se superan los 50 golpes para el tramo de lectura (rechazo). Los resultados se presentan en forma de gráficas en los que se traza el golpeo N vs. profundidad, indicando en cada caso el tipo de penetrómetro utilizado.


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DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS o Penetrosonda mixta MENHIR 100 kN sobre remolque con una maza de 63,5 kg

y altura de caída variable y regulable mediante sensores electromagnéticos, que cumple con los requerimientos de la Norma UNE 103-801-94.

o Penetrómetro TECOINSA PDP 2000P montado sobre orugas. Ideas para sitios de poca accesibilidad.

o Penetrómetro liviano de transporte manual PAGANI DPM 30-20 indicado para sitios sin acceso.

VENTAJAS Y APLICACIONES

o Determinación del perfil resistente del terreno.o Densidad Relativa y Angulo de rozamiento interno en suelos granulares.o Capacidad portante de cimentaciones superficiales y profundas.o Cálculo de asientos por métodos empíricos.o Control de calidad de tratamientos del terreno.


El Piezocono sísmico, SCPTu, es una técnica fiable y efectiva para determinar la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el terreno. El equipo consiste en un módulo de acelerómetros dispuestos sobre un con CPTu que permite medir la velocidad de llegada de las ondas de corte Vs y las ondas de compresión Vp relacionadas con el módulo de corte G0 y con el módulo confinado M0 y su densidad: Univ. Rodriguez Gamarra, Juan Alejandro Página 27 de 31

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G0 = Vs2

M0 = Vp2

El conocimiento de los módulos elásticos dinámicos es de gran importancia en cualquier tipo de solicitación dinámica del terreno.

Diversos estudios han demostrado que la Vs determinada con el SCPTu en suelos normalmente consolidados (NC) es repetible e igual a la determinada a partir de la técnica de cross-hole aunque con una importante reducción de costes. El SCPTu puede ser aplicado en cualquier situación en la que se puede utilizar el SCPTu, ampliando aún más los excelentes datos proporcionados por éste.La combinación de ambos ensayos constituye una gran aportación a la investigación Geotécnica.

FUENTE DE ENERGÍA

La onda de corte es generada en superficie mediante el golpe horizontal de una maza en una estructura de acero. La estructura se presiona contra el terreno con el peso de los camiones CPT de 20 t. A intervalos de 1 m se detiene el piezocono y se impacta horizontalmente con una maza accionada de forma neumática.


El equipo está constituido por los siguientes elementos:

o Punta (CPT o CPTU) con geófono: SCPTo Fuente de ondas de corteo Cable conectoro Central de toma de datos


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Los ensayos se visualizan en pantalla en tiempo real todas las variables medidas y sus combinaciones, además de la inclinación del ensayo. Los datos pueden ser interpretados e impresos en el campo.


Además de las ventajas propias del ensayo CPT y CPTU, la utilización del cono SCPT permite la determinación del módulo de corte máximo G0 y el módulo confinado M0 de una forma más económica que con la realización de sondeos previos.


El Dilatómetro plano de Marchetti sísmico SDMT, es una técnica fiable y efectiva para determinar la velocidad de propagación de las ondas sísmicas en el terreno. El equipo consiste en un módulo de acelerómetros dispuestos sobre un con CPTu que permite medir la velocidad de llegada de las ondas de corte Vs y las ondas de compresión Vp relacionadas con el módulo de corte G0 y con el módulo confinado M0 y su densidad:

G0 = Vs2

M0 = Vp2

El conocimiento de los módulos elásticos dinámicos es de gran importancia en cualquier tipo de solicitación dinámica del terreno.


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Diversos estudios han demostrado que la Vs determinada con el SDMT en suelos normalmente consolidados (NC) es repetible e igual a la determinada a partir de la técnica de cross-hole aunque con una importante reducción de costes.El SDMT puede ser aplicado en cualquier situación en la que se puede utilizar el SDMT, ampliando aún más los excelentes datos proporcionados por éste.La combinación de ambos ensayos constituye una gran aportación a la investigación Geotécnica.

FUENTE DE ENERGÍA

La onda de corte es generada en superficie mediante el golpe horizontal de una maza en una estructura de acero. La estructura se presiona contra el terreno con el peso de los camiones CPT de 20 t. A intervalos de 1 m se detiene el piezocono y se impacta horizontalmente con una maza accionada de forma neumática.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS El equipo está constituido por los siguientes elementos:

o Punta (CPT o CPTU) con geófono: SDMTo Fuente de ondas de corteo Cable conectoro Central de toma de datos

Los ensayos se visualizan en pantalla en tiempo real todas las variables medidas y sus combinaciones, además de la inclinación del ensayo. Los datos pueden ser interpretados e impresos en el campo.



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Además de las ventajas propias del ensayo CPT y CPTU, la utilización del cono SDMT permite la determinación del módulo de corte máximo G0 y el módulo confinado M0 de una forma más económica que con la realización de sondeos previos.


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