NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 2121 2000-08-30
SUELOS. OBTENCIÓN DE MUESTRAS CON TUBOS DE PARED DELGADA
E:
SOILS. SAMPLING FOR TEST TUBES WITH THIN-WALLED TUBES
CORRESPONDENCIA: CORRESPONDENCIA:
esta norma es equivalente (EQV) a la norma ASTM D1587.
DESCRIPTORES: DESCRIPTORES:
suelo; muestra de ensayo; muestreo
I.C.S.: 13.080.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435 Prohibida su reproducción
Primera actualización
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 2121 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2000-08-30 Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. En Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas que pertenecen al Comité Técnico 369905 Propiedades físicas de los suelos: CONCONCRETO S. A. CONSTRUCTORA PRECOMPRIMIDOS LTDA. EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA ESPINOSA RESTREPO LTDA. GRUPO CONSTRUCTOR OSSA LÓPEZ S. A. INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN LTDA. INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS – INV. J.G.V. & CÍA. LTDA. MALDONADO INGENIERÍA S. A.
MEJÍA VILLEGAS LTDA. MINISTERIO DE TRANSPORTE PAVCO S. A. POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID SOCIEDAD COLOMBIANA DE GEOTECNIA SOLINGRAL LTDA. UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN UNIVERSIDAD DEL CAUCA UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD EAFIT UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE MEDELLÍN
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 2121 (Primera actualización)
SUELOS. OBTENCIÓN DE MUESTRAS CON TUBOS DE PARED DELGADA
1.
OBJETO
1.1 Esta norma presenta un método para la obtención de muestras de suelo relativamente inalteradas para ensayos de propiedades estructurales en el laboratorio, utilizando un tubo metálico de pared delgada. Los tubos de pared delgada usados en muestreadores de tipo pistón, de obturador, o rotatorios, tales como el Denison o el Pitcher, deben cumplir con los numerales de esta norma que describen los tubos de pared delgada. Nota 1. Esta norma no aplica a revestimientos usados dentro de los muestreadores mencionados.
1.2 Los valores presentados en unidades del Sistema Internacional se deben considerar como los normalizados. 1.3 Esta norma no pretende tratar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de salud y seguridad industrial apropiadas y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias, antes de su uso. 2.
NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE
Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este texto, constituyen disposiciones de esta norma. En el momento de la publicación eran válidas las ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de las normas mencionadas a continuación. ASTM D 2488:1993; Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure). ASTM D 3550:1995; Practice for Ring-Lined Barrel Sampling of Soils. ASTM D 4220:1995; Practices for Preserving and Transporting Soil Samples.
1
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3.
NTC 2121 (Primera actualización)
RESUMEN
Se obtiene una muestra de suelo relativamente inalterada, al presionar un tubo de metal de pared delgada en el suelo in situ , se retira el tubo lleno de suelo y se sellan los extremos para evitar que el suelo se altere o pierda humedad. 4.
IMPORTANCIA Y USO
4.1 Esta norma o la ASTM D 3550 se usan cuando es necesario obtener un espécimen relativamente inalterado, para ensayos de laboratorio sobre propiedades estructurales u otros ensayos que se pueden afectar al alterarse el suelo. 5.
EQUIPO
5.1
EQUIPO DE PERFORACIÓN
Se puede usar cualquier equipo de perforación que permita obtener un hueco limpio, que no perturbe el suelo que se va a muestrear y que no obstruya la penetración del tubo de pared delgada que va a formar la muestra. El diámetro del barreno abierto y el diámetro interno del tubo del equipo de perforación no debe ser superior a 3,5 veces el diámetro exterior del tubo de pared delgada. 5.2
EQUIPO PARA INSERCIÓN DEL MUESTREADOR
Debe ser adecuado para proporcionar una fuerza de penetración rápida y continua. Para formaciones duras, puede ser necesario, aunque no se recomienda, hincar el tubo muestreador de pared delgada. 5.3
TUBOS DE PARED DELGADA
Es conveniente fabricar estos tubos con las dimensiones se indica en la Figura 1. Se recomienda que su diámetro externo sea de 50,8 mm a 127,0 mm, y que sean construido de un material que posea una resistencia adecuada para usar en el suelo en la forma prevista. Los tubos deben ser limpios y libres de irregularidades superficiales, incluyendo costuras de soldadura que sobresalen. 5.3.1 Longitud de los tubos Véase la Tabla 1 y el numeral 6.4. 5.3.2 Las tolerancias deben estar dentro de los límites presentados en la Tabla 2. 5.3.3 La relación de área interior libre es conveniente que sea del 1 %, o como lo especifiquen el ingeniero o geólogo, para el suelo y la formación que se va a muestrear. En general, es aconsejable que la relación del área interior libre usada aumente con el incremento en la plasticidad del suelo que se va a muestrear. Véase la Figura 1 para la definición de la relación de área interior libre.
2
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
Relación del área libre interior
=
NTC 2121 (Primera actualización)
Di - De De
Notas: 1)
Mínimo dos agujeros de montaje en lados opuestos, para muestreadores de 50,8 mm a 88,9 mm.
2)
Mínimo cuatro agujeros de montaje espaciados a 90° para muestreadores de 101,6 mm y mayores.
3)
El tubo se sostiene con tornillos endurecidos.
4)
Los tubos de 50,8 mm de diámetro exterior se especifican con un espesor de pared calibre 18, para cumplir con los criterios de relación de área aceptados para “muestras inalteradas”. Se advierte a los usuarios que este tipo de tubería es difícil de conseguir y puede ser extremadamente costosa en pequeñas cantidades. Los tubos calibre 16 se consiguen fácilmente. Figura 1. Tubo de pared delgada para muestreo Tabla 1. Tubos de acero de pared delgada, para muestras Diámetro exterior pulgadas mm Espesor de la pared: Bwg pulgadas mm Longitud del tubo: pulgadas mm Relación de área libre, 1 %
A
2 50,8
3 76,2
5 127
18 0,049 1,24
16 0,065 1,65
11 0,120 3,05
36 0,91 1
36 0,91 1
54 1,45 1
Los tres diámetros recomendados en la Tabla 1 se indican para propósitos de normalización, pero no se debe entender que los tubos de muestreo de tamaño intermedio o más grandes no sean aceptables. Las longitudes de los tubos mostradas son ilustrativas. Las longitudes adecuadas se deben determinar de acuerdo con las condiciones de campo.
3
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 2121 (Primera actualización)
Tabla 2. Tolerancias dimensionales para tubos de pared delgada Tolerancias para diámetros nominales de los tubos de la Tabla 1 A, mm Tamaño del diámetro exterior Diámetro exterior Diámetro interior Espesor de la pared Ovalidad linealidad A
50,8
76,2
127
+ 0,178 - 0,000 + 0,000 - 0,178 ± 0,178 0,381 0,762/mm
+ 0,254 - 0,000 + 0,000 - 0,254 ± 0,254 0,508 0,762/mm
+ 0,381 - 0,000 + 0,000 - 0,381 ± 0,381 0,762 0,762/mm
Para los diámetros intermedios o más grandes, se recomienda que las tolerancias sean proporcionales. Las tolerancias presentadas son esencialmente normales para tubería de acero comerciales. Se especifican solamente dos de las primeras tres tolerancias; es decir, De y Di, o De y pared, o Di y pared.
5.3.4 Protección contra la corrosión La corrosión, ya sea galvánica o por reacción química, puede dañar o destruir tanto el tubo de pared delgada como la muestra. La severidad del daño está en función del tiempo, así como de la interacción entre la muestra y el tubo. Es conveniente que los tubos de pared delgada tengan alguna forma de recubrimiento protector. Los tubos que contendrán muestras durante más de 72 h se deben recubrir. El tipo de recubrimiento usado puede variar dependiendo del material que se muestrea. Los recubrimientos pueden incluir una ligera capa de aceite lubricante, laca, resina epoxídica, teflón u otros. El ingeniero o geólogo debe especificar el tipo de recubrimiento cuando la muestra vaya a ser almacenada por más de 72 h. Estos pueden especificar un galvanizado para los tubos o el uso de metales de base. 5.4
CABEZA DEL MUESTREADOR
Sirve para acoplar el tubo de pared delgada al equipo de penetración, y junto con el tubo de pared delgada, conforma el muestreador de tubo de pared delgada. La cabeza del muestreador debe estar provisto de una válvula de cheque aceptable y una válvula de desfogue al exterior, de área igual o mayor al área de la válvula de choque. La conexión de la cabeza al tubo debe ser concéntrica y coaxial para asegurar la aplicación uniforme de fuerza al tubo, por el equipo de penetración del muestreador. 6.
PROCEDIMIENTO
6.1 Se limpia el barreno hasta la altura del muestreo, usando cualquier método que garantice la inalterabilidad del material que se va a analizar. Si se encuentra el nivel freático durante el muestreo, se debe mantener el nivel del fluido de perforación a la misma altura que la del agua subterránea. 6.2 No se permiten brocas de descarga por la base. Se pueden usar brocas de descarga lateral, con precaución. No se permite lanzar un chorro a través de un muestreador de tubo abierto para limpiar el barreno a la profundidad de muestreo. Se retira con el mayor cuidado posible el material suelto dentro del revestimiento de la perforación del barreno de vástago huevo, para evitar la alteración del material que se va a muestrear.
4
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 2121 (Primera actualización)
Nota 2. Se consiguen brocas rotatorias en configuraciones de chorro hacia abajo y chorro repartido. Las brocas de roca con configuración de chorro repartido hacia abajo no son aceptables. Generalmente son aceptables las configuraciones de chorro repartido.
6.3 Se coloca el tubo muestreador de manera que su base quede sobre el fondo del barreno. Se avanza el muestreador a presión, sin rotación, mediante un movimiento continuo relativamente rápido. 6.4 Se determina la longitud de avance por la resistencia y la condición de la formación, pero la longitud nunca debe exceder de 5 a 10 diámetro del tubo en arenas, y de 10 a 15 veces el diámetro del tubo en arcillas. Nota 3. El peso de la muestra, la capacidad de manejo en los laboratorios, los problemas de transporte y la disponibilidad comercial de los tubos, generalmente limitarán las longitudes prácticas máximas mostradas en la Tabla 1.
6.5 Cuando la formación es demasiado dura para que el tubo muestreador penetre a presión, se puede golpear o se puede hacer lo indicado en la norma ASTM D 3350. Se pueden usar otros métodos, indicados por el ingeniero o geólogo. Si se emplean métodos de hinca por percusión, los datos concernientes a peso y caída del martillo y la penetración lograda se deben incluir en el reporte. Adicionalmente, ese tubo se debe rotular en forma visible como “muestra tomada por hinca a golpes”. 6.6 En ningún caso el tubo muestreador debe ser empujado una longitud mayor que la prevista para la muestra del suelo. Es necesario dejar un espacio libre de aproximadamente 75 mm en el tubo para recortar los extremos y retirar sedimentos. Nota 4. El tubo se puede girar para cortar la base de la muestra, luego de que haya finalizado la operación de toma.
6.7 Se retira el muestreador de la perforación con el mayor cuidado posible, con el fin de reducir al mínimo la alteración de la muestra. 7.
PREPARACIÓN PARA EL TRANSPORTE
7.1 Después de retirar el tubo, se mide la longitud de la muestra en el tubo. Se retira el material alterado en el extremo superior del tubo y se mide la longitud nuevamente. Se sella el extremo superior del tubo. Se retira al menos 25,4 mm de material del extremo inferior del tubo y se usa este material para la descripción del suelo, de acuerdo con la norma ASTM D 2488. Se mide la longitud total de la muestra. Se sella el extremo inferior del tubo. Como alternativa, después de la medición, el tubo se puede sellar sin retirar el suelo de los extremos del tubo, si así lo indica el ingeniero o geólogo. Notas: 5)
Se permite bajo la dirección de in ingeniero o geólogo la extracción de las muestras en campo y el embalaje de muestras extraídas.
6)
Es conveniente que los tubos sellados en los extremos, en oposición a los sellados con obturadores de expansión, contengan rellenos en los extremos vacíos, con el fin de evitar drenaje o movimiento de la muestra dentro del tubo.
5
NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 2121 (Primera actualización)
7.2 Se preparan y fijan inmediatamente las etiquetas o rótulos necesarios para identificar las muestras. Es necesario asegurarse de que los rótulos o etiquetas son adecuados para soportar las condiciones de transporte y almacenamiento. 8.
INFORME
8.1
Se debe incluir la siguiente información:
8.1.1 Nombre y localización del proyecto. 8.1.2 Número de la perforación y su ubicación precisa en el proyecto. 8.1.3 Cota de la superficie del terreno o relación con un plano de referencia 8.1.4 Fecha y hora de la perforación - inicio y terminación. 8.1.5 Profundidad hasta la parte superior de la muestra y número 8.1.6 Descripción del muestreador: tamaño, tipo de metal, tipo de recubrimiento. 8.1.7 Método de inserción del muestreador: por presión o por hincado 8.1.8 Método de la perforación, tamaño del barreno, tipo de revestimiento y líquido de perforación utilizado. 8.1.9 Profundidad del nivel freático: fecha y hora de la medición. 8.1.10 Cualquier efecto posible de corrientes o de la marea sobre el nivel del agua freática. 8.1.11 Descripción del suelo, de acuerdo con la norma ASTM D 2488. 8.1.12 Longitud de avance del muestreador. 8.1.13 Recuperación: longitud de la muestra obtenida. 9.
PRECISIÓN Y DESVIACIÓN
9.1 Esta norma no genera datos numéricos; por lo tanto, no es aplicable una declaración de precisión y desviación. 10.
PALABRAS CLAVE
10.1
Muestreo; exploración del suelo; inalterado. DOCUMENTO DE REFERENCIA
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Practice for Thin-Walled Tube Geotechnical Sampling of Soils. Philadelphia, 1994, 3 p. (ASTM D 1587).
6
