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7/25/2019 SPT 2014 Suelos II (Imprimir)

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INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO

S.P.T. LAB. MECANICA DE SUELOS II

ING. CIVIL Pgina 1

PRUEBA ESTANDAR DE PENETRACION

S.P.T.

1.- OBJETI VOS DE LA PRCTICA:

1.1. Objetivo General:

Determinar la capacidad portante de un suelo natural sin compactar por medio del

ensayo de S.P.T. (Penetracin Estndar)

1.1. Ob jet iv o Especfi co :

Clasificar una muestra del suelo sobre el que se realizo el ensayo a partir del

Anlisis granulomtrico y la determinacin de los lmites de Attenberg.

Obtener la carga admisible probable para el suelo mediante los bacos

correspondientes a partir de su clasificacin, numero de golpes de penetracin.

2.- FUNDAMENTO TEORICO.

Prueba de penetracin Estndar: La prueba

de penetracin estndar (ASTM D-1586) es el

mtodo mas ampliamente usado para las

exploraciones de suelos. Consiste en dos

etapas: perforar para abrir un agujero en el

suelo y tomar muestras en seco para obtener

una muestra intacta que sea apropiada para

la inspeccin visual y los ensayos de

humedad, clasificacin y hasta de compresin

sin confinar.


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La perforacin se hace con barrena, inyeccin de agua o

sondeo rotatorio usando un taladro giratorio de alta

velocidad y circulando agua para extraer los detritos, de

la misma manera que en el sondeo por inyeccin de

agua. En los suelos firmes el agujero se mantiene

abierto por la accin de arco del suelo; en las arcillas

blandas y las arenas debajo del nivel fretico, el agujero

se mantiene abierto hincando un tubo de acero (tubo de

entibacin o camisa) o preferiblemente rellenando el

hueco con un fluido viscoso que se llama lodo de

perforacin. Este, que usualmente es una mezcla de

arcilla bantontica y agua, tiene la ventaja de que soporta

las paredes y el fondo del agujero. El lodo tambin sirve

como lquido circulante en los sondeos por inyeccin y rotatorios y mantiene limpio el

agujero sacando al exterior la arena gruesa y la grava que tienden a acumularse en el

fondo.

El muestreador en la figura anterior, llamado tambin toma-muestras partido, es un tubo

de acero de paredes gruesas partido longitudinalmente. El extremo inferior est unido a

un anillo cortante y el superior a una vlvula y pieza de conexin a la barra de sondeo.

Los tamaos normales son de 3.50 a 3.70 cm de dimetro interior y 5.00 cm, de dimetro

exterior, pero tambin se usan ocasionalmente, muestreadores de 5.00 cm de dimetro

interior, por 6.30 cm de dimetro exterior y de 6.30 por 7.60 cm.

TIPOS DE MUESTREADORES


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Se hace el agujero como se ha descrito previamente, hasta que se observe un cambio en

el suelo. Se sacan las herramientas de perforar y se introduce el sacamuestras hasta el

fondo del agujero unindolo a las barras para el sondeo. Primero se hinca el muestreador

15 cm en el suelo para asegurarse que la zapata de corte se asienta en material virgen.

Despus se hinca 30 cm en incremento de 15 cm a golpes de un martillo que pesa 64 kg (

140 lb ) y cae de una altura de 76 cm (30 plg). Se anota el nmero de golpes que se

necesita para hincar el tomamuestras cada uno de los 15 cm. La resistencia a penetracin

estndar, N, del suelo es la suma de los golpes para los incrementos segundo y tercero.

La operacin de tomar la muestra en la prueba de penetracin estndar se indica mas

adelante.

La muestra se examina y clasifica por el tcnico de campo encargado del sondeo y

despus se introduce en un depsito de vidrio o plstico, que se sella y se enva al

laboratorio. La muestra conserva la humedad, la composicin y la estratificacin del suelo,

aunque puede haber una apreciable distorsin en la estructura. Las muestras buenas se

pueden usar para pruebas a compresin sin confinar, pero no tienen suficiente calidad

para pruebas triaxiales.

La resistencia a la penetracin es una indicacin de la compacidad de los suelos no

cohesivos y de la resistencia de los cohesivos, pues es, en efecto, un ensayo dinmico a

esfuerzo cortante in situ. Las tablas 3 y 4 se han preparado para describir la compacidad y

la resistencia, de acuerdo con los resultados de la prueba de penetracin estndar.

La resistencia a la penetracin medida con el muestreador de 5cm de dimetro interior y

6.30 cm de dimetro exterior, hincado con un martillo que pesa 136 Kg y cayendo de 45

cm de altura, como se especifica en algunos cdigos de construcciones, es prcticamente

equivalente a la medida por la prueba estndar.

La prueba de penetracin estndar es el mtodo ms ampliamente usado para obtener

datos con respecto a la profundidad, espesor y composicin de los estratos de suelo y

una informacin aproximada de la resistencia de los suelos. El mtodo es econmico,

rpido y aplicable a la mayora de los suelos ( excepto grava gruesa ) y hasta a las rocas

blandas.


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Sondeos.- Cuando al sondear un suelo se encuentra un material tan duro que la

resistencia a penetracin excede de 100 golpes en la prueba estndar, es difcil o

imposible continuar la perforacin con el equipo de sondeo de suelo. A esta resistencia

se le llama rechazo y es indicacin de suelo muy compacto, boleo o roca.

COMPACIDAD RELATIVA DE LA ARENA (TABLA 3)

Nmero de gol pes Compacid ad Relativa

0-4 Muy suelta

5-10 Suelta11-20 Firme

21-30 Muy firme

31-50 Densa

ms de 50 Muy densa

*Medida con muestreado de 3.5 cm de dimetro interior y 5 cm de dimetro exterior,

hincando 30 cm con martillo de 64 Kg, cayendo 76cm de altura.

CONSISTENCIA DE SUELOS COHESIVOS (TABLA 4)

Nmero de golpes Consistencia

0-1 Muy blanda

2-4 Blanda

5-8 Firme

9-15 Consistente16-30 Muy consistente

ms de 30 Dura

*Medida con muestreador de 3.5 cm de dimetro interior y 5 cm de dimetro exterior,

hincando 30 cm con martillo de 64 Kg, cayendo 76cm de altura.


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El sondeo rotatorio se usa para perforar esos materiales duros y determinar si lo que

indicaba el rechazo era una lente dura, un boleo asentado sobre material blando o una

roca sana. Los agujeros de gran dimetro ( de 75 a 137 cm) perforados en roca le

permiten al ingeniero o al gelogo examinar los estratos en el lugar, pero el costo de la

perforacin es muy grande. Los testigos de pequeo dimetro que se extraen, permiten

determinar la composicin, la firmeza y los defectos de la roca a grandes profundidades y

a un costo moderado.

El sondeo con broca de diamantes es el mtodo ms comnmente usado para obtener

testigos de pequeo dimetro.

An cuando los procedimientos detallados se deben adaptar al tipo de roca y a la

distribucin de las facturas, la norma ASTM D-2113 se puede aplicar a una amplia

variedad de condiciones. El muestreador es un tubo de acero endurecido de 0.60 a 3.00m

de longitud con una broca unida a su parte inferior. La broca tiene corrientemente

diamantes negros, aunque a veces se usa, para perforar rocas blandas, carburo de

tungsteno u otros materiales duros y resistentes. Los seis tamaos estndar mas usuales

en los Estados Unidos de Amrica se dan en la tabla 5.

Para obtener buenas muestras en la roca blanda o fracturada es conveniente emplear el

tamao BX o uno mayor. Al sondear, la barra de perforacin y la broca giran y al mismo

tiempo se inyecta agua a alta presin a travs de la barra hacia el interior de la broca.

TAMAOS DE LAS BROCAS DE DIAMANTE (TABLA 5)

Tam ao Dimetr o ext eri o r

pulg. cm.

Dimetro de la m uest ra

pulg. cm.

EX 1 3.81 13/16 2.06

AX 1 15/16 4.92 1 3/16 3.02

BX 2 3/8 6.03 1 5/8 4.12

NX 3 7.62 2 1/8 5.39

2 x 3 7/8 plg 3 7/8 9.84 2 11/16 6.82

4 x 5 plg 5 13.97 3 15/16 10.00


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Los detritos de suelo molidos como polvo, son arrastrados por el agua y sacados del

agujero. La muestra de roca se introduce en el tubo a medida que se sondea. La razn

entre la longitud de muestra obtenida y la longitud perforada se conoce con el nombre de

recuperacin de muestra o razn de recuperacin y se expresa como un porcentaje. La

razn de recuperacin es una indicacin de la calidad de la perforacin y de la firmeza de

la roca. En una roca sana y homognea se puede esperar una recuperacin de ms del

90 por ciento; en rocas con vetas una recuperacin del 50 por ciento es tpica; sin

embargo en rocas, en rocas descompuestas la recuperacin puede ser muy pequea o

ninguna. Deere propuso una razn de recuperacin modificada RQD: La razn entre la

longitud total de las secciones mayores de 10 cm de roca intacta, de una muestra tomada

con varilla NX y la distancia perforada. Una razn de 90 por ciento o ms indica roca

excelente, 75 a 90 por ciento roca buena, 50 a 75 por ciento roca regular y 25 a 50 por

ciento roca mala.

En roca fracturada o blanda es esencial el muestreador de doble pared para obtener una

mejor recuperacin. En este muestreador se emplea un tubo de acero de pared delgada

que se ajusta bien alrededor de la muestra y que permanece estacionario mientras el tubo

exterior gira. Este tubo interior protege la muestra de la vibracin y de la erosin del agua

de perforacin.


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3.- MATERIALES Y EQUIPO:

Equipo para la Penetracin Estndar (S.P.T.)

Picota y pala

Bandejas

Taras

Horno

Tamices

Balanza electrnica

Aparato de Casa Grande y ranulador

Base de Vidrio y Vidrio de reloj

Hidrmetro Probeta de 1000 ml

Termmetro


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4.- PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA

En Campo:

Para empezar se debe analizar el lugar donde

se realizar el futuro proyecto y se buscar un

lugar adecuado para realizar el sondeo o la

excavacin del hueco.

La prctica se llev acabo en la rea ubicada

detrs del Laboratorio de Suelos, en donde se

escav un pozo a nivel de fundacin (1,50 m).

Dicha profundidad del sondeo se debe realizar

en funcin a la obra o estructura que se quiere

construir, con la finalidad de conocer la

capacidad portante o la carga admisible

mxima del suelo.

Una vez realizado el sondeo, se debe limpiar el

pozo hasta el nivel del muestreo, usando un

equipo que garantice que el material, cuya

muestra se desea obtener, no vaya a ser

perturbada o alterada durante la operacin.

El siguiente paso es el armado del equipo de

S.P.T., lo primero que se hace es juntar o unir los

tubos de perforacin y con la ayuda de llaves

ajustarlas, para que estas no se suelten durante

el ensayo. Luego con la ayuda de

aproximadamente 10 personas se procedi al

armado del trpode, primero se coloc la soga


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por medio de la polea que es la que sujeta el martinete, y luego se levant el trpode

de manera que las patas se encuentren separadas a una distancia equidistante para

lograr un buen equilibrio. Durante el ensayo, dos personas sujetaban cada pata, para

evitar que estas se deslicen.

Una vez armado el trpode, se procedi al colocado del martinete, este fue

ensamblado a un cable de acero que mediante un mecanismo de poleas fue elevado a

una altura de 75cm. y luego se lo dejo caer, cuidando que cada cada fuera en el

mismo lugar.

Conforme el martillo caa y la

punta penetraba el suelo, se fue

contabilizando el nmero de

golpes tomando como referencia 3

puntos previamente marcados en

el equipo a 15, 30 y 45 cm.

Una vez se alcanz los 45 cm de

penetracin, se retir el equipo del

hueco y se procedi a extraer una

muestra del suelo para su

posterior anlisis y clasificacin

En Laboratorio

Con la muestra extrada se procedi a realizar el Anlisis Granulomtrico, en este

caso tratndose de un suelo fino, se aplic el mtodo del lavado y la aplicacin del

Hidrmetro para la parte mas fina.

Tambin se realiz la determinacin de los Limites Liquido y Plstico, as como su

ndice de Plasticidad.


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5.- DATOS:

NO GOLPES PROFUNDIDAD

4 15 cm .

10 30 cm

15 45 cm

6.-CLCULOS:

Resistencia del suelo a la Comp resin mediante la correlacin por Terzagui y

Pech:

][8

2cm

kgNo

adm

215 5,08

4

cm

kgcm 230

25,18

10

cm

kgcm

230 875,18

15

cm

kgcm


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CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL DEL SUELO:

ANLISIS GRANULOMETRICO:

De la muestra inicial extrada en campo de 1000 gramos se tom una muestra inicial

de 300 gramos

N TaraPeso de la

Tara [gr]

Peso Tara +

Suelo

Hmedo [gr]

PesoTara +

Suelo

seco [gr]

PesoSuelo

Hmedo

[gr]

PesoSuelo

Seco

[gr]

contenidode

Humedad

[%]

1 21,30 gr 41,80 gr 39,40 gr 20,50 gr 18,10 gr 4,35 %

2 21,50 gr 45,40 gr 43,10 gr 23,90 gr 21,60 gr 4,75 %

3 19,70 gr 38,90 gr 41,60 gr 22,10 19,70 4,55 %

HumedadMedia

4,55 %

Anlisis Granulomtrico

Peso Total

de la

Muestra

Inicial

300,00

TAMIZ

Peso

Bandeja

[gr]

Peso bandeja +

Suelo seco [gr]

Peso Suelo

Seco

Retenido

[gr]

Peso

Acumulado

[gr]

%

Retenido

% que

pasa

n 40 100,80 141,70 40,90 40,90 13,63 86,37

n 200 115,60 119,80 4,20 45,10 15,03 84,97

Base ---- --- 254,90 300,00 100,00 0,00


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HIDROMETRO:

Debido a la fineza del suelo extrado de la zona del ensayo, se procedi al anlisismediante Hidrmetro a partir de una muestra de 60 gr de suelo que pas el tamiz N200.

Tiempotranscurrido

en min.

Temperaturaen C

CtTemperatura

en CCorregida

LecturaRealRc.

Lecturacorregida

Rc.

Porcentajemas fino

Correccinpor

menisco

Ltabla

L/tK

tablaD

mm.

3 23 0,7 23,7 21,5 22,2 36,63 21,501 12,95 4,317 0,013 0,027010

5 23 0,7 23,7 17,5 18,2 30,03 17,501 13,5 2,700 0,013 0,021361

7 23 0,7 23,7 14 14,7 24,255 14,001 14 2,000 0,013 0,018385

9 23 0,7 23,7 12 12,7 20,955 12,001 14,3 1,589 0,013 0,016387

14 23 0,7 23,7 10 10,7 17,655 10,001 14,7 1,050 0,013 0,013321

20 23 0,7 23,7 8 8,7 14,355 8,001 15 0,750 0,013 0,011258

30 23 0,7 23,7 7 7,7 12,705 7,001 15,2 0,507 0,013 0,009253

50 23 0,7 23,7 5 5,7 9,405 5,001 15,5 0,310 0,013 0,007238

112 25 1,3 26,3 3 4,3 7,095 3,001 15.8 0,1411 0,0127 0,004771

442 22 1,3 23,3 3 4,3 7,095 3,001 15.8 0,0357 0,0131 0,002475

1425 23 0,7 23,7 0 0,7 1,155 0,001 16.3 0,0114 0,013 0,001390

0,00010,0010,010,1

%Q

UEPASA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Abertura (mm)

CURVA GRANULOMETRICA


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PLASTICIDAD:

Lim ite lqu ido:

Peso de

la taraN de golpes

Peso de la taramas suelohmedo

Peso de tara mas

suelo seco

Peso suelo

hmedo

Pesosueloseco

Peso del

agua

Porcentaje

de humedad

19,44 19 39,5 35,4 20,06 15,96 4,1 25,69

18,96 20 39,4 34,75 20,44 15,79 4,65 29,45

18,1 24 37,4 33,52 19,3 15,42 3,88 25,16

17,3 23 35,4 31,4 18,1 14,1 4 28,37

18,1 18 44,1 38,56 26 20,46 5,54 27,08

LL= 26,74

Lim ite plst ico:

Peso dela tara

Peso de taramas suelo

hmedo

Peso de la taramas rollitos

secos

Peso suelohmedo

Peso sueloseco

Peso delagua

Porcentajede

humedad

17,6 20,1 19,8 2,5 2,2 0,3 13,64

19,1 21,95 21,6 2,85 2,5 0,35 14,00

16,9 18,78 18,54 1,88 1,64 0,24 14,63

LP= 14,09

y = 29,396e-0,004x

R = 0,0235

25,00

25,50

26,00

26,50

27,00

27,50

28,00

28,50

29,00

29,50

30,00

30,50

31,00

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Porcentajedehumedad

N de golpes

Limite lquido


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nd ice de Plas ticid ad:

IP = LL LP

IP = 26,7414,09 %

IP = 12,65

Clasificacin ASSHTO

PASO N 1 DEFINIR EL GRUPO:

% N200 = 84.97% < 35% GRUPO DE LIMOS ARCILLOSOS

BASANDONOS EN LA PLASTICIDAD DECIMOS:

LIMITE LIQUIDO (LL ) 26,74 40 % SI

INDICE DE PLASTICIDAD (IP) 14,09 > 11 % SI

INDICE DE GRUPO:

IG =0.2*a + 0.005*a*c +0.01*b*d

INDICE DE GRUPO:

a = 75-35 = 40

b = 55 15 =40

c = 0

d = 0

Por tanto tenemos: IG =0.2*(40) + 0.005*(40)*(0) + 0.01*(40)*(0)

IG = 8

Segn estos parmetros podemos decir que es un suelo A-6


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A-6 8

El ndice de grupo es igual a 8 que es menor a 16, el limite mximo de este grupo, por lo

que se encuentra bien clasificado.

Clasif icacin del suelo:

Un suelo A -6 son suelos dond e predomin a la arci l la, mas del 75% pasa el tamiz

N200, este s uelo puede con tener p equeos por centajes de arena f ina y lim o, c uya

caracterstic as so n abso rbid as por el gran p orcen taje de arcil la.

Clasif icacin del suelo: SUCS

Datos: (pasan el tamiz)

% N 200 = 87.70

LL = 26,74 %

IP = 14,09 %

DEFINIENDO PORCENTAJE:

% Arcilla = % que pasa el N 200 = 84.97De donde predomina la arcilla con un 84.97 %

Sabiendo que es una arcilla procedemos a estudiar los LMITES:

Condicin 1.

Si el lmite en menor a 50 pertenece a las arcillas de media a baja compresibilidad

LIMITE LIQUIDO (LL) = 26,74 % < 50 SI

Cumple la condicin ahora sabiendo a qu tipo de arcilla pertenece comparamos


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EL INDICE DE PLASTICIDAD:

Cumple la condicin ahora sabiendo a qu tipo de arcilla pertenece comparamos

EL INDICE DE PLASTICIDAD

Condicin 2.

Abajo de la lnea A (IP 4) NO

Arriba de la lnea A (4 IP 7) NO TIPO DE SUELO CL

ARRIBA DE LA LINEA A (IP 7) SI

Para completar la clasificacin debemos encontrar el NOMBRE DEL GRUPO.

CONDICION:

Menos del 15% Ret en N 200 < 15 % = ARCILLA LIGERA

Ret en N 200


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Determinacin de los valores de cargas admisibles del suelo de acuerdo a la clasificacin

del suelo obtenido en gabinete y al nmero de golpes registrado en campo mediante el

uso de bacos:

Numero de Golpes Carga Admisible

4 0,25 kg/cm2

10 1,40 kg/cm

2

15 2,0 kg/cm2


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6.- CONCLUSIONES Y ANALIS DE RESULTADOS:

Analizando los resultados obtenidos y comparndolos con las tablas de valores comunes

para el tipo de suelo:

Correlacin para pruebas en Arc i l las

Consistencia N de Golpes

Resistencia a la

Compresin simple

(kg/cm2)

Muy blanda < 2 < 0,25

Blanda 2 - 4 0,25 0,50

Media 4 - 8 0,50 1,0Firme 8 - 15 1,0 2,0

Muy Firme 15 - 30 2,0 4,0

Dura >30 >4,0

Tomando en cuenta los tres datos obtenidos en campo y su anlisis por los bacos,

podemos ver que dichos valores son correctos y caen dentro de los lmites para el tipo de

suelos que analizamos y por lo tanto los valores de Resistencia a compresin podran ser

usados en el diseo estructural de una obra civil.

7. BIBLIOGRAFIA:

Gua de laboratorio. Mecnica de suelos

Mecnica de Suelos Jurez Bardillo

Fundamentos de Ingeniera Geotcnica Braja M. Das

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