La mecánica de suelos es la ciencia que investiga la naturaleza y comportamiento de la masa del suelo, formada por la unión de las partículas dispersas de variadas dimensiones y constituye una especialidad de la geomecánica que engloba la mecánica de las rocas y de los suelos formados por sustancias minerales y orgánicas. El terreno suele presentar una mayor deformabilidad y una menor resistencia que el resto de materiales que intervienen en la construcción de una edificación o cualquier tipo de estructura, por lo que deben proyectarse elementos de apoyo que sirvan como nexos entre la construcción y el terreno que va a sustentarla. Este tipo de nexos (cimentaciones) se encargan de repartir las cargas transmitidas por la estructura al terreno, de modo que los incrementos de tensión en el terreno no superen valores superiores a la resistencia del mismo o generen deformaciones no admisibles para la estructura.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
1
UBICACIÓN DEL CAMPO DE ENSAYO LOCALIZACION: URB. TAPARACHI, CIUDAD UNIVERSITARIA REFERENCIA: AL COSTADO DE LA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PABELLON ANTIGUO.
HORA DE COMIENZO: 9.00 Am HORA TERMINADA: 11:30 Am CLIMA DEL LUGAR: SOLEADO.
UBICACION DEL TERRENO DEL ENSAYO DEL D.P.L
LAB.MECANICA DE SUELOS II
2
OBJETIVO PRINCIPAL
Determinar la capacidad portante de un suelo, cada 20 cm en incremento de 10 cm.
OBJETIVO ESPECIFICO
Realizar una calicata para hacer una estratigrafía del suelo para ver cómo está compuesto el suelo, y poder determinar su capacidad portante.
Determinar la resistencia del suelo.
Tener estudios previos para realizar este ensayo.
NTP 339.159 (REVISADA EL 2015) Esta Norma Técnica Peruana establece procedimientos y equipos para la prospección indirecta (auscultación) del suelo realizada con una sonda (Penetró metro Dinámico Ligero de Punta Cónica – DPL), como parte de las Investigaciones Geotécnicas según la Norma Técnica Nacional E-050. Esta Norma Técnica Peruana describe también el análisis de los resultados de la auscultación del suelo. Además de las prospecciones indirectas, se requiere de prospecciones directas, como calicatas o perforaciones. La NTP tiene como objetivo evitar estimaciones erradas de las condiciones de los suelos de cimentación. Con los equipos descritos en esta NTP se pueden alcanzar profundidades de hasta 8 m.
AUSCULTACION SEMI-ESTATICA (ASTM D 3441) (CPT) Este método se basa en el cono holandés y consiste en la introducción mediante presión hidráulica de un cono de dimensiones normalizadas dispuesto de tal forma que pueda registrar alternativamente la resistencia por punta y la resistencia por fricción.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
3
PENETRACIÓN DINÁMICA LIGERA (DPL) El ensayo para la auscultación con penetrómetro dinámico ligero de punta cónica (DPL) se realiza utilizando una serie de varillas con una punta cónica a 90º que es introducida en el suelo utilizando un martillo de 10 kg de peso, el cual se deja caer libremente desde una altura de 50 cm de modo que se registra el número de golpes necesarios para penetrar 10 cm. Para complementar las auscultaciones se utilizó un barreno manual tipo Iván Auger, el cual sirvió para perforar y poder realizar los registros de estratigrafía del suelo auscultado. En las zonas de bofedales, debido a la impracticabilidad de utilizar una excavadora y de excavar calicatas manualmente, se optó por realizar este ensayo para caracterizar la fundación como resultado del rechazo obtenido en el ensayo después de un número de golpes determinado por cada 10 cm. De esta manera se logra la auscultación del perfil del suelo subyacente hasta obtener el nivel de fundación adecuado en base a la resistencia a la penetración, considerándose que una fundación es adecuada cuando se requieren 30 golpes o más para hundir la varilla 10 cm. La resistencia a la penetración permanece casi constante cuando las condiciones son las mismas, siendo característico que aumente notoriamente con la profundidad por la presencia de estratos más competentes. Se efectuaron en total 109 ensayos DPL. Este ensayo nos permite obtener un registro continuo de resistencia del terreno a la penetración estándar en función del tipo de suelo.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
4
Así mismo se aclara que este tipo de ensayo no altera de ninguna manera el medio en el que se realiza y la ubicación de los puntos de investigación se ha programado en las zonas de estudio. Adicionalmente a las exploraciones con el equipo Auger, se requiere realizar ensayos de penetración dinámica ligera, con la finalidad de determinar las condiciones de resistencia de terreno donde se llevan a cabo obras de arte y la cimentación de canal.
DETERMINACION DEL ANGULO DE FRICCION Y LA COHESION
LAB.MECANICA DE SUELOS II
5
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA VENTAJAS:
Permiten obtener un estado de compacidad más representativo en profundidad.
Permiten el control de compactación hasta 8 m. aproximadamente.
Los resultados dependen de menos factores externos.
Permiten la estimación de parámetros resistentes.
Requieren menor tiempo de ejecución.
Menores costos.
PRINCIPAL DESVENTAJA: La interpretación de los resultados
EQUIPOS:
Equipo de D.P.L.
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
LAB.MECANICA DE SUELOS II
FOTO
Nº04
6
MATERIALES
Muestra extraída de la calicata a ensayar.
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
FOTO Nº05
OTROS EQUIPOS
Pala: Herramienta utilizada para la limpieza de la calicata.
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
LAB.MECANICA DE SUELOS II
FOTO Nº06
7
Llaves estilson: herramienta manual utilizada para retirar el equipo de D.P.L.
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
Posteadora:
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
FOTO Nº07
FOTO Nº08
Corrector: sirve para poder marcar las varillas.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
8
Nivel de mano: Herramienta utilizada para poder nivelar el ingreso del equipo de D.P.L.
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
FOTO Nº09
Flexómetro: herramienta manual que permite obtener medidas o dimensiones lineales.
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
LAB.MECANICA DE SUELOS II
FOTO Nº10
9
MATERIALES A USAR PARA LA CLASIFICACION
Horno: equipo utilizado para poder hallar el contenido de humedad.
Recipientes: objeto utilizado para sostener el material.
Balanza: equipo que nos brinda datos de los pesos para poder hallar el contenido de humedad.
Bolsas de plástico: utilizado para trasladar el material a ensayar
Tarjeta o etiqueta: utilizado para colocar los datos de la muestra.
ACCESORIOS DE SEGURIDAD
Casco
Chaleco
Guantes
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
LAB.MECANICA DE SUELOS II
FOTO Nº11
10
Estacas:
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
FOTO Nº12
Cinta de seguridad:
FUENTE: YOSY NERY MAMANI PALERO
LAB.MECANICA DE SUELOS II
FOTO Nº13
11
Primeramente, se eligió un terreno luego con la ayuda del pico y pala se hizo la limpieza respectiva.
A un metro de la calicata de profundidad hacer limpieza del terreno hasta encontrar el terreno de fundación
LAB.MECANICA DE SUELOS II
.
12
Realizar el ensamblado del equipo de DPL para poder realizar el ensayo
una vez ensamblado el equipo de DPL realizar lineamientos con incrementos de 10cm. y contar el número de golpes a cada 10 cm. con una altura de caída libre del martinete de 50 cm. con un peso de mazo de 10 Kg.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
13
El ensayo de DPL necesita de tres operarios, uno se encarga de mantener la verticalidad y el soporte del equipo, un segundo se encarga del golpe y el tercero observa y apunta las medidas.
Realizar esto hasta la profundidad de la calicata abierta y así obtener los datos de números de golpes.
Una vez concluido el trabajo del equipo del DPL. cuidadosamente retirar el equipo del terreno con la ayuda de las llaves estilson y desarmar el equipo.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
14
Una vez concluido el ensayo del DPL identificar la cantidad de estratos que tiene la calicata marcarlas y hacer sus mediciones respectivas luego con la ayuda de la pala y pico extraer muestras de cada estrato en bolsas de plásticos luego etiquetarlas con los datos obtenidos de la calicata luego llevarlas al laboratorio con el fin de realizar la clasificación de suelos por estrato.
Finalmente hacer la limpieza respectiva de los equipos y materiales esto para mantenerlos en un buen estado.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
15
CALCULOS 1. CALCULO DE LA DENSIDAD RELATIVA (Dr%). Para el cálculo se tiene que utilizar la siguiente tabla: Valor N
Dr(%)
(Número de golpes) 0
4
0
15
5
10
15
3
11
30
33
67
31
50
67
85
>
50
85
100
luego se hace la interpolación con la siguiente formula:
= [ −−−]+
2. DETERMINACION DEL ANGULO DE FRICCION INTERNA (ɸ).
=+.
3. DETERMINACION DE qadm (KgCm2).
Para suelos no cohesivos: se hace el uso de la siguiente tabla: Valor N (Número de golpes)
q adm ( kg/cm2) 0.27
0
4
0
5
10
0.32
0.67
11
30
0.7
2.5
31
50
2.5
4.5
>
50
>
4.5
luego se hace la interpolación con la siguiente formula:
= [ −−−]+ LAB.MECANICA DE SUELOS II
16
Para suelos cohesivos:
= / 4. DETERMINACION DE qu (Kg/Cm2). Para suelos no cohesivos:
=∗ / = /
Para suelos cohesivos:
5. DETERMINACION DE LA PRESION GEOSTATICA (T°). Para suelos cohesivos:
°=. /
Para suelos no cohesivos:
°=.
/
° =.×.
°=. /
6. CALCULO DE LAS CORRECCIONES. Para suelos cohesivos:
Para suelos no cohesivos:
=× ×
=⁄° ./ =.×⁄°× /
=×+(×°)
=×
LAB.MECANICA DE SUELOS II
17
RESULTADOS PROF
N (SPT CORREGIDO)
Dr (%)
θ
qu KG/CM2)
q (adm.) kg/cm2
0.00
0.20
5
15.00
27.25
0.625
0.208
0.20
0.40
5
15.00
27.25
0.625
0.208
0.40
0.60
6
18.60
27.79
0.75
0.250
0.60
0.80
7
22.20
28.33
0.875
0.292
0.80
1.00
18
45.53
31.83
4.08
1.360
1.00
1.20
19
47.32
32.10
4.38
1.460
1.20
1.40
18
45.53
31.83
4.08
1.360
1.40
1.60
21
50.89
32.63
4.95
1.650
1.60
1.80
18
45.53
31.83
4.38
1.460
1.80
2.00
17
43.74
31.56
3.81
1.270
2.00
2.20
17
43.74
31.56
3.81
1.270
2.20
2.40
16
41.95
31.29
3.51
1.170
2.40
2.60
14
38.37
30.76
2.94
0.980
2.60
2.80
17
43.74
31.56
3.81
1.270
2.80
3.00
17
43.74
31.56
3.81
1.270
3.00
3.20
15
40.16
31.02
3.24
1.080
3.20
3.40
16
41.95
31.29
3.51
1.170
LAB.MECANICA DE SUELOS II
18
PROF. (m)
TIPO DE SUELO
MUESTRA N° DE GOLPES 10cm.
INORGANI CO DE BAJA PLASTICID AD DE COLOR CAFÉ CLARO
M-1
1.40 NF
ARENA ARCILLA M-2
φ
qu
q adm.
PROF. (m)
Dr
0.20
15.00
27.79
0.63
0.21
0.40
15.00
28.33
0.63
0.21
0.60
18.60
33.83
0.75
0.25
0.80
22.20
32.10
0.88
0.29
1.00
45.53
31.83
4.08
1.36
1.20
50.89
32.63
4.38
1.46
1.40
45.53
31.83
4.08
1.36
1.60
50.89
32.63
4.95
1.65
1.80
45.53
31.83
4.38
1.46
2.00
43.74
31.56
3.81
1.27
2.20
43.74
31.56
3.81
1.27
2.40
41.95
31.28
3.51
1.17
2.60
38.37
30.74
2.94
0.98
2.80
43.74
31.56
3.81
1.27
3.00
43.74
31.56
3.81
1.27
3.20
40.16
31.02
3.24
1.08
3.40
41.95
31.29
3.51
1.17
INTERPRETACION Al realizar este ensayo se encontró que desde la profundidad 0.00-0.20m a 0.600.80m era un suelo cohesivo inorgánico de baja plasticidad
y desde la
profundidad 0.80-1.00cm a 3.20-3.40m era un suelo no cohesivo arena arcilla esto porque se encontraba el nivel freático a una profundidad de 1.40m.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
19
Se determinó la capacidad portante del suelo, también se conoció la resistencia, características que tiene cada suelo.
Realizando este ensayo se pudo conocer más los suelos con una buena capacidad portante.
Realizar este ensayo en Arenas Finas y Arenas Limosas
Tener conocimientos previos para poder realizar este ensayo
Tener todos los equipos para realizar el ensayo satisfactoriamente
Eulalio Juárez Badillo y Alfonso Rico
Rodriguez, Mecanica de Suelos: Fundamentos de la Mecánica de suelos TOMO I.
Norma
Técnica
de
Edificación
E.050
Suelos
y
Cimentaciones.
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
Carlos Crespo Villalaz, Mecanica de Suelos y Cimentaciones,
Karl Terzaghi
Norma NTP 339.133 (ASTM D 1586) Método de Ensayo de Penetración Estándar.
LAB.MECANICA DE SUELOS II
20
LAB.MECANICA DE SUELOS II
21
