E - 170 - 1 ENSAYO DE CORTE SOBRE SUELOS COHESIVOS EN EL TERRENO, USANDO LA VELETA I.N.V. E - 170
1.
OBJETO
1.1 Este método se refiere al ensayo de veleta en el terreno, en suelos cohesivos blandos y saturados. Es necesario conocer la naturaleza del suelo en el cual se ha de efectuar cada ensayo, para asegurarse de su aplicabilidad e interpretación.
2.
RESUMEN DEL METODO
2.1 El ensayo de corte con veleta consiste básicamente en colocar una veleta de cuatro hojas dentro del suelo inalterado, y en girarla desde la superficie para determinar la fuerza de torsión necesaria para lograr que una superficie cilíndrica sea cortada por la veleta; con esta fuerza de corte se halla entonces la resistencia unitaria de dicha superficie. Es de importancia básica que la fricción de la varilla de la veleta y la del aparato sean tenidas en cuenta porque de otra manera, la fricción sería inadecuadamente registrada como resistencia del suelo. Las medidas de fricción bajo condiciones que no implican carga, como cuando se emplea un vástago liso en lugar de la veleta, o una veleta que permita alguna rotación libre de la varilla antes de someterla a carga, son satisfactorias únicamente cuando el giro sea aplicado mediante un momento balanceado que no se traduzca en empuje lateral. A medida que las fuerzas de torsión se hagan más grandes durante un ensayo, un empuje lateral en el instrumento se traducirá en un incremento de fricción no considerado en las lecturas iniciales sin carga. No se recomiendan instrumentos que produzcan empuje lateral. La varilla de la veleta debe tener suficiente rigidez, para que no sufra torsión bajo condiciones de carga plena; de lo contrario, deberá hacerse una corrección al dibujar las curvas de rotación-momento.
3.
EQUIPO
3.1 En la Figura No.1 se muestran los diferentes tipos de veletas. Cada una tendrá cuatro hojas perpendiculares entre sí, y en algunos casos su altura será el doble del diámetro. Las dimensiones de la veleta deberán ser las especificadas en la Tabla No.1. Podrán emplearse dimensiones diferentes a las
E - 170 - 2 especificadas, únicamente con autorización previa. Los bordes de las hojas de la veleta que penetran deberán afilarse, cuidando que no se altere el ángulo de 90° comprendido entre ellas. 3.2 La veleta deberá operarse desde la superficie conectándola con varillas de torsión, de acero. Estas varillas deberán ser de un diámetro tal, que no sea excedido su límite elástico cuando la veleta sea sometida a su capacidad plena (véase Numeral 3.4) y deberán acoplarse muy bien, para evitar cualquier posibilidad de que el ajuste del acople, ocurra cuando se aplique la rotación, al ejecutar el ensayo. Si se emplea revestimiento para la veleta, las varillas de torsión deberán equiparse con cojinetes bien lubricados en los sitios donde ellas pasen a través del mismo. Estos cojinetes deberán estar provistos de sellos que eviten la entrada de suelo en ellos. Las varillas de giro deberán guiarse de tal manera, que se evite el desarrollo de fricción entre ellas y las paredes del revestimiento o de la perforación. 3.3 La fuerza de giro deberá aplicarse a las varillas quienes la transmiten a la veleta. La precisión de la lectura del giro deberá ser tal, que no produzca una variación mayor de ± 1.2 kPa (25 lb/pie²) en la resistencia al corte. 3.4 Es preferible aplicar la torsión a la veleta mediante un engranaje de transmisión. En ausencia de éste, puede aplicarse directamente el giro mediante una llave de torsión o algo equivalente. La duración del ensayo deberá controlarse de acuerdo con las exigencias indicadas en el numeral 4.3. -
Si es necesario determinar curvas de momento vs rotación, es esencial calibrar las varillas de rotación antes de emplearlas. La magnitud del giro de la varilla (si lo hubiera) deberá establecerse en grados/pie/unidad de momento. Esta corrección se hace progresivamente más importante a medida que aumenta la profundidad; la calibración deberá efectuarse por lo menos hasta la profundidad máxima esperada, para el ensayo.
4.
PROCEDIMIENTO
4.1 Penétrese la veleta desde el fondo del agujero o de su revestimiento, mediante un simple empuje, hasta la profundidad a la cual se va a efectuar el ensayo, cuidando que no se aplique torsión durante dicho empuje.
E - 170 - 3 4.2 Cuando se emplee revestimiento para la veleta, aváncese éste hasta una profundidad no menor de cinco diámetros del revestimiento por encima de la profundidad deseada para la punta de la veleta. Cuando no se utilice revestimiento, suspéndase el hueco a una profundidad tal que el extremo de la veleta pueda penetrar dentro del suelo inalterado, una profundidad de por lo menos cinco veces el diámetro de la perforación. 4.3 Con la veleta en posición, aplíquese el giro a una rata que no exceda de 0.1°/seg. Generalmente se requieren para la falla, entre 2 y 5 minutos, excepto en arcillas muy blandas en las cuales el tiempo de falla puede elevarse a 10 ó 15 minutos. En materiales más duros, que alcanzan la falla con una deformación pequeña, se puede reducir la rata del desplazamiento angular de tal manera que pueda obtenerse un valor razonable de las propiedades esfuerzo-deformación. Durante la rotación de la veleta, manténgase ésta a una altura fija. Anótese el momento máximo. Con aparatos de transmisión, se deben anotar valores intermedios del momento, a intervalos de 15 seg. o menores, si las condiciones lo exigen. 4.4 Después de determinar el máximo momento, rótese rápidamente la veleta un mínimo de 10 revoluciones; inmediatamente después se determinará la resistencia remoldeada, en todos los casos dentro del minuto siguiente al remoldeo. 4.5 En los casos en los cuales el suelo esté en contacto con la varilla de giro, determínese la fricción entre la varilla y el suelo por medio de ensayos de giro efectuados con varillas similares a profundidades equivalentes, sin la veleta colocada. Efectúese el ensayo de fricción de la varilla por lo menos una vez en cada sitio. 4.6 En aparatos en los cuales la varilla de giro esté completamente aislada del suelo, verifíquese un ensayo de fricción con una varilla lisa al menos una vez en cada sitio, para determinar la magnitud de la fricción de los cojinetes o guías. En dispositivos de veleta que funcionen adecuadamente, esta fricción deberá ser despreciable. 4.7 Efectúense ensayos con veleta únicamente en suelos cohesivos, inalterados y remoldeados. No deben realizarse en ningún suelo que permita el drenaje o que se dilate durante el período de ensayo, como en arenas o limos, o en suelos en los cuales la veleta encuentre piedras o conchas que puedan influir en los resultados.
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En algunos casos no es necesario remover la veleta para el ensayo de fricción. En tanto que la veleta no se halle en contacto con el suelo, esto es, cuando se encuentre dentro de un revestimiento, no resulta afectada por las medidas de fricción.
5.
CALCULOS
5.1 Calcúlese la resistencia al corte del suelo mediante el empleo de la siguiente expresión: T s (resistencia al corte) = K Siendo:
-
T=
Momento de giro en N-m (lb-pie)
s=
Resistencia al corte de la arcilla en kPa
K=
Constante que depende de las dimensiones y de la forma de la 3 3 veleta m (pies ) tal como se indica en las operaciones de la Tabla No.2.
(lb/pie²)
Periódicamente deberán comprobarse las dimensiones de la veleta para asegurarse de que no esté desgastada ni distorsionada.
5.2 Puesto que el valor de s es el requerido, es más útil escribir la ecuación en la siguiente forma: s=Txk Donde: 1 k= K
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INFORME
6.1
Para cada ensayo de veleta regístrense las observaciones siguientes:
-
Fecha del Ensayo.
-
Número del apique o perforación.
-
Tamaño y forma de la veleta (ahusada o rectangular).
-
Profundidad del extremo de la veleta. Profundidad del extremo de la veleta por debajo del revestimiento o fondo del hueco.
-
Lectura máxima del momento y, si se requieren, lecturas intermedias para el ensayo inalterado.
-
Tiempo del ensayo hasta la falla.
-
Velocidad del remoldeo.
-
Lectura máxima del momento para el ensayo remoldeado, y
-
Notas sobre cualquier clase procedimiento normal de ensayo.
6.2
Adicionalmente, anótense las observaciones sobre la perforación.
-
Número del sondeo.
-
Sitio
-
Condiciones del suelo en el sitio.
-
Cota de referencia.
-
Método de ejecución de la perforación.
-
Descripción de la veleta, esto es, si tiene camisa o no.
-
Descripción del método para aplicar y medir el momento.
-
Observaciones sobre la resistencia o la penetración.
de
desviaciones
con
respecto
al
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-
Nombres del inspector de la perforación y del ingeniero Supervisor.
7.
CORRESPONDENCIA CON OTRAS NORMAS AASHTO
T 223
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TABLA No.1 DIMENSIONES ACONSEJABLES (a) Tamaño del Revestimiento
Diámetro
Altura
Espesor
mm (")
mm (")
mm (")
Diámetro de la varilla de la Veleta mm (")
AX
38.1(1.5)
76.2 (3)
1.59 (0.0625)
12.7 (0.5)
BX
50.8 (2)
102 (4)
1.59 (0.0625)
12.7 (0.5)
NX
63.5 (2.5)
127 (5)
3.18 (0.125)
12.7 (0.5)
102 mm (4") (b)
92.1 (3.625)
184 (7.25)
3.18 (0.125)
12.7 (0.5)
(a) =
La escogencia del tamaño de la veleta está relacionada directamente con la resistencia del suelo que se va a ensayar; para suelos más blandos el diámetro de la veleta deberá ser mayor.
(b) =
diámetro interior.
