UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E. A. P. DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y CONCRETO
GUIA DE LABORATORIO PRACTICA N° 03
“PENETRACIÓN DINAMICA DE CONO”
1. NORMATIVA ASTM D 6951 - 03
2. GENERALIDADES Para poder determinar las propiedades mecánicas de un suelo en términos de su capacidad de soporte, dentro de la ingeniería geotécnica se tiene una variedad de metodologías. Dentro de las cuales podemos mencionar a las pruebas que se realizan en laboratorio, y las que se realizan in situ. Las pruebas que se realizan en laboratorio son temas de discusión en las siguientes prácticas por lo que solo se hace mención. Dentro de las pruebas para determinar las propiedades mecánicas de un suelo in situ podemos mencionar las siguientes; Veleta de corte, SPT, DPL, PDC, etc. De los cuales la mayoría se basa en un principio de resistencia a la penetración ofrecida por el suelo. Las pruebas de penetración de suelos destacan de las demás por su capacidad de alcanzar considerables profundidades, rapidez de la obtención de los resultados, economía, facilidad de operación. En esta práctica se buscara determinar las propiedades mecánicas de un suelo mediante el ensayo de penetración dinámica de cono. Aunque inicialmente este fue planteado con el fin de determinar el CBR de un suelo en la construcción de carreteras. Durante los últimos años se han ido planteando investigaciones que buscan correlacionar los valores que se obtienen de este ensayo, con los parámetros de resistencia al corte (Angulo de fricción y Cohesión). El uso de este equipo se ha ido extendiendo debido a la facilidad de operación, economía, facilidad de
Guía de Laboratorio N° 03 –
MS II
UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E. A. P. DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y CONCRETO
transporte, etc. Ya que estos son requisitos que deben cubrirse cuando se tienen proyectos que cuentan con un limitad presupuesto. La desventaja de este procedimiento es la poca profundidad que puede alcanzarse, pero ello se justifica para el caso de obras menores ya que el bulbo de presiones se disipa a poca profundidad para estos casos.
3. OBJETIVOS
Realizar la exploración del subsuelo mediante el equipo de penetración dinámica de cono. Determinar las propiedades mecánicas in situ del suelo en estudio.
4. MATERIALES Terreno natural, del cual se buscara obtener sus propiedades mecánicas.
5. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Penetrómetro Dinámico de Cono de 8kg (ver Figura 1): Se trata de un dispositivo usado para evaluar la resistencia de suelos inalterados y/o compactados. Comparador adicional de penetración (ver Figura 1): Se trata de un dispositivo adicional que se usa para leer la profundidad penetrada por la punta del DCP. Puede sujetarse a la barra de deslizamiento del mazo o a la barra inferior para sostener/deslizarse a lo largo de una barra de medición separada. También puede sujetarse a una barra separada y deslizarse a lo largo de una barra graduada (con graduaciones). Flexometro Libreta de Notas Equipo de Seguridad
6. PROCEDIMIENTO RECOMENDADO
Ubicar el punto de exploración de acuerdo a la necesidad que se tenga. Antes de iniciar un ensayo, el DCP se inspecciona para identificar partes dañadas por el uso, en particular el acople y la empuñadura, un desgaste excesivo de la barra o la punta-cono recambiable. Todas las uniones deben estar bien ajustadas. El operador sostiene el aparato por la empuñadura en posición vertical o a plomo, y levanta y suelta el mazo desde la altura estándar. Según la escala que se utilice se mide y toma nota de la penetración total para un número establecido de golpes o la penetración para cada golpe.
Guía de Laboratorio N° 03 –
MS II
UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E. A. P. DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y CONCRETO
Se sostiene el DCP en una posición vertical o a plomo. El operador levanta el mazo hasta que solamente haga un ligero contacto con el mango. El mazo no debe hace impacto sobre el mango cuando es levantado. Luego se suelta el mazo en caída libre y se deja que impacte sobre el ensamble de yunque. La cantidad de impactos y la penetración correspondiente son registrados. La presencia de agregados de gran tamaño o estratos de roca va a ocasionar que la penetración se imposibilite o que se flexione la barra guía. Si después de 5 impactos, el DCP no ha avanzado más de 2 mm (0,08 pulgadas) o el mango se ha desviado más de 75 mm (3 pulgadas) de la posición vertical, se debe detener la prueba y mover el DCP hacia otro lugar donde realizarla. La nueva ubicación para la realización de la prueba debe estar ubicada con lo mínimo a unos 300 mm (12 pulgadas) de la localización anterior, con el fin de minimizar el margen de error en la prueba ocasionado por problemas del material. Luego de completar la prueba, y en caso de estarse usando una punta-cono reemplazable, el DCP debe ser extraído usando la gata de extracción. Si por el contrario se está utilizado una punta-cono desechable, el DCP es extraído golpeando el mazo hacia arriba contra la empuñadura. Se registraran los datos de acuerdo al formato que se presenta en la hoja de trabajo anexa.
7. METODOLOGÍA DE CÁLCULO El valor obtenido de PDC puede correlacionarse con otros parámetros físicos y mecánicos del suelo, los cuales han sido obtenidos mediante diversas investigaciones planteadas. De donde se recomienda usarse las siguientes. Relación entre PDC (mm/gol.) y: Limite Liquido (%) Valor de Soporte de California Módulo Resiliente (MPa) Compresión No Confinada (KPa)
Ecuación ()
() ()
Autor Gabr, M. et al. (2001) Van Vuren (1968), Kleyn (1975). Chen D. et al. (2005). McElvaney y Djatnika (1991).
Observaciones Suelos con alto contenido de finos (60%) Para todo tipo de Suelos Para Bases y Sub Bases Suelos con Limos
8. PRESENTACION DE RESULTADOS Los resultados serán reportados y calculados de acuerdo al formato que se presenta a continuación: en la hoja de trabajo N° 03. Anotándose las observaciones en caso estos se presenten.
Guía de Laboratorio N° 03 –
MS II
UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E. A. P. DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y CONCRETO
HOJA DE TRABAJO N° 03
PENETRACIÓN DINAMICA DE CONO Responsable de práctica: ……………………………………………………………………………. Ubicación del Punto de Exploración: Zona/Coordenadas/ Punto:……………….…………………………………………………… DATOS Y CALCULO DE RESULTADOS
PRUEBA Nro 01
PRUEBA N° 01 Nivel de Inicio : Resp al T.N.
PRUEBA N° 02 Nivel de Inicio : Resp al T.N.
N° de Lectura Penetrac. Golp. PDC (cm.)
N° de Golp.
Npdc (mm/gol.)
00
00
02
01
04
02
06
03
08
04
10
05
12
06
14
07
16
08
18
09
20
10
22
11
24
12
26
13
28
14
30
15
32
16
34
17
36
18
38
19
40
20
42
21
44
22
46
23
48
24
50
25
52
26
54
27
56
28
58
29
60
30
62
31
64
32
66
33
68
34
70
35
72
36
74
37
76
38
78
39
80
40
Guía de Laboratorio N° 03 –
MS II
Lectura Penetrac. PDC (cm.)
Npdc(1.50 m.)
Curva PDC Golpes Acumulados
Npdc (mm/gol.)
00 05 10 15 20 25 30 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 0 0
Golp. Acum.
0 0 ) . m c ( d a d i d n u f o r P
0 1 1
1 1 1 1
PRUEBA Nro 02
Npdc(1.50 m.)
Curva PDC 00
05
Golpes Acumulados 15 20 25
10
30
0 10
20 30 ) . 40 m c ( d 50 a d i d n u 60 f o r P
70 80 90 100
Golp. Acum.
35
