ensayo de DPL-suelos 2

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II

ENSAYO DE PENETRACION (D.P.L) NTP 339.159 ASTM D 3441

1. INTRODUCCIÓN

La falta de un estudio de suelos podría hacer colapsar a un edificio o vivienda. En toda obra de arquitectura o ingeniería moderna, ya sea viviendas o edificios, es necesaria e imprescindible la realización de un estudio de suelos. El Estudio de Mecánica de Suelos, es un documento suscrito por un especialista reconocido y acreditado en mecánica de suelos, a través del cual determina la resistencia del terreno sobre el que se desplantan las edificaciones, mismo que sirve de base para determinar el tipo de cimentación a usar. El Estudio de Suelos o Estudio Geotécnico es parte de la Mecánica de Suelos. El estudio de suelos permite conocer las propiedades físicas y mecánicas del suelo, y su composición estratigráfica, es decir las capas o estratos de diferentes características que lo componen en profundidad, y por cierta ubicación de napas de agua (freáticas),

si las hubiere. Mes tras mes vemos como las constructoras construyen decenas de casas, edificios y torres residenciales. Según las normas establecidas en el sector, urbanización o residencial donde se construye es que se estima la cantidad total en pisos o las dimensiones que debe tener la estructura. En unas zonas se pueden construir edificios hasta un nivel en específico, 15 pisos por ejemplo. En otras solo se permiten 3, 4 o 5 niveles. Ahora bien, a la hora de construir cualquier edificio de altura es preciso un

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II estudio previo del suelo, y este se hace para garantizar la estabilidad de la misma. Hoy en día las constructoras que diseñan una casa de uno o dos niveles no se preocupan por hacer un estudio previo del suelo donde se construye, ya que, al ser una obra de poco peso en comparación con un edificio, y en combinación a que el estudio del suelo es una inversión costosa. Desde el momento en que construimos un edificio de más de tres niveles la Secretaría de Obras Públicas nos exige un estudio previo del sueño donde se construye, para ver si es seguro o si realmente garantiza la estabilidad de la obra. Anteriormente en nuestro país se construía sin tener en cuenta estos detalles, era por eso que veíamos tantos edificios en proceso de decline. La seguridad, ante todo. Un edificio de gran altura necesita cimientos profundos, justo donde se encuentra tierra firme. Existen casos en los que el suelo está compuesto por piedras, como coralinas, mármol, granito. En este caso este tipo de suelos es el ideal para construir enormes edificios puesto a que el lecho de piedra garantiza una mayor estabilidad de la obra. Importancia del Estudio de Suelos. La importancia del estudio de suelos depende del tipo de proyecto que vas a realizar y de la magnitud de este; con los resultados que te arroje el estudio de suelos puedes tomar decisiones del tipo de cimentación a utilizar y hasta que profundidad debes de cimentar; dependiendo del tipo de suelo es la capacidad de soporte del suelo (resistencia del suelo) y eso se puede determinar únicamente con el estudio de suelos. Depende del estudio de suelos, determinaras cuanto vas a gastar o cuanto vas a ahorrar en cimentación; ya que muchos proyectos en los que no se hace estudio de suelos, resulta que cuando están ya construidos se dan cuenta que tienen hundimientos y eso carrea más costos, ya que se debe degastar mucho en reparar o tratar de estabilizar el terreno y todo por “ahorrarse unos centavos” y no hacer el estudio de suelo.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II Cuando se trata de edificios, con el estudio de suelos determinas la capacidad máxima de carga que acepta el terreno y si es suficiente por la sobrecarga del edificio. Por otra parte, el uso de la tecnología moderna y actualizada ha fijado como primera exigencia en las normas que rigen la construcción en las distintas municipalidades, la realización de estudios de suelos. El argumento de que mi vecino construyó de esta o aquella manera ya no es válido y diría peligroso y antieconómico. La incidencia del estudio de suelos en el costo total de una obra es insignificante por lo que no existen motivos para no realizarlo.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Este método describe el procedimiento generalmente conocido como ensayo de penetración ligera, consiste en introducir al suelo una varilla de acero, en una punta se encuentra un cono metálico de penetración con 60° de punta, mediante la aplicación de golpes de un martillo de 10 kg que se deja caer desde una altura de 0.50m. Como medida de la resistencia a la penetración se registra el número N (número de golpes), ha sido correlacionado con algunas propiedades relativas al suelo, particularmente con sus parámetros de resistencia al corte, capacidad portante, densidad relativa, etc. 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Determinar la resistencia del suelo.



Determinar la capacidad portante del suelo.



Resistencia al corte



Manejo de equipo DPL in situ.



Poder estimar si el suelo está bien o mal graduado.



Ver la capacidad de soporte en el site.

3. MARCO TEORICO: 3.1. ENSAYO DE PENETRACION DINAMICA LIGERA (D.P.L.) Este método describe el procedimiento generalmente conocido como Ensayo de Penetración Dinámica Ligera, consiste en introducir al suelo una varilla de acero en tramos de 10 cm, en una punta se encuentra un cono metálico de penetración con 60° de punta, Mediante la aplicación de golpes de un martillo de 10 kg que se deja caer desde una altura de 50 cm y así tomar como dato el número de golpes que se requirió para introducir la varilla en el tramo de 10 cm, la velocidad de ejecución se debe mantener constante con una secuencia de 15 a 30 golpes por minuto. Estos números de golpes han sido relacionados con algunas propiedades relativas al suelo, particularmente con sus parámetros de resistencia al corte, capacidad portante, densidad relativa, etc.




Ensayo muy ligero aplicable a profundidades de hasta 8 m.



Se emplea una maza de 10 kg con una altura de caída de 0.50 cm.



El área de la puntaza es de 10 cm. Se debe contar el número de golpes necesarios para hacer avanzar la puntaza de 10 cm.



Se obtiene un registro de golpeo a lo largo de toda la profundidad de ensayo n intervalos de 10 cm.

3.1.1. SUELOS EN LOS CUALES SE RECOMIENDA EL ENSAYO  

Arenas finas SP Arenas limosas SM

3.1.2. LIMITACIONES DEL ENSAYO D.P.L.  No reemplaza al SPT  Máximo 8 metros 4. METODOLOGÍA DE TRABAJO Con la finalidad de obtener resultados óptimos, se debe realizar las siguientes actividades:    

Delimitación del área de trabajo en campo Investigación de campo (Calicatas, DPL) Ensayos de laboratorio (Limite de Consistencia) Elaboración del perfil estratigráfico


4.1. DELIMITACION DEL AREA DE TRABAJO EN CAMPO Una vez que se han decidido las mejores localizaciones para realizar el ensayo, se realizar la identificación de las distintas localizaciones permitirá la delimitación de los espacios de trabajo con cintas de seguridad y/o conos.

4.2. INVESTIGACIÓN DE CAMPO 4.2.1. CALICATAS Con el objeto de identificar los diferentes estratos de suelo y su composición, se deben ejecutar excavaciones manuales a cielo abierto (calicatas), alcanzando profundidades variables. En cada una de las calicatas a realizar se debe hacer un registro de excavación de acuerdo a la norma ASTM D-2488 y NTP 339.162:2001. Seguidamente tomar muestras disturbadas de las calicatas las cuales deben ser identificadas convenientemente y embaladas en bolsas de polietileno y remitirlas al laboratorio para la ejecución de los ensayos correspondientes.

4.2.2. ENSAYO DE PENETRACION DINAMICA LIGERA (D.P.L.) El ensayo DPL (DIN 4094), consiste en el hincado continuo en tramos de 10 cm de una punta cónica de 60º utilizando la energía de un martillo de 10 kg de peso, que cae libremente desde una altura de 50 cm. Este ensayo nos

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II permite obtener un registro continuo de resistencia del terreno a la penetración, existiendo correlaciones para encontrar el valor “N” de resistencia a la penetración estándar en función del tipo de suelo, para cada 30 cm de hincado. Estos números de golpes “N” han sido relacionados con algunas propiedades relativas al suelo, particularmente con sus parámetros de resistencia al corte, capacidad portante, densidad relativa, etc. A. EQUIPOS Y MATERIALES D.P.L.

EQUIPO D.P.L.

GUIA DEL DPL

Varillas con punta cónica

Varillas de 1 metro cada uno

Martillo de Masa metálica de 10 kg con dos orejeras

Cabezal o Hinca

Punta Cónica de Penetración de 60°

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II POSTEADORA

PICO Y PALA

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II B. PROCEDIMIENTO A SEGUIR EN EL ENSAYO DPL PRIMERO: Realizar una demarcación del terreno donde se va a realizar el ensayo del DPL y la Calicata. SEGUNDO:Hacer una limpieza del terreno natural (suelos orgánicos) para que esto no dificulte a la penetración del cono de 60°.

TERCERO: Se procede a ensamblar el equipo D.P.L. siempre con la ayuda de un operario. Primeramente, se debe enroscar el cono de 60° con la varilla de 1 m, seguidamente en forma vertical proceder a enroscar la varilla del Martillo de 10 kg conjuntamente con el Hinca en forma vertical, para luego proceder a iniciar con el ensayo.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II QUINTO: Antes de iniciar el conteo de los golpes, la punta del Cono de 60° debe estar introducido en el terreno hasta el nivel donde se indica en la Figura (nivel cero para la lectura), siempre con la ayuda de un nivel de mano para mantener la verticalidad de penetración.

SEXTO:

Una vez realizado el punto anterior se deberá realizar los golpes

respectivos con el martillo de 10 Kg, soltando el martillo desde una altura de 50 cm y a la vez realizar el conteo de cada golpe hasta llegar a los 10 cm de penetración, recordando siempre con la ayuda de un nivel para mantener la verticalidad de penetración y no exista error de inclinación de las varillas.

SEPTIMO:

la operación de caída del martillo deberá efectuarse rítmicamente de

15 a 30 golpes por minuto. En suelos de grano grueso con alta permeabilidad al agua la secuencia puede aumentar de un máximo de 60 golpes por minuto.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II OCTAVO:

Se debe realizar un movimiento giratorio de varillaje, al ejecutar la

prueba se debe girar el varillaje cada metro por lo menos una vuelta y media en sentido horario para asegurar el acoplamiento por presión de las varillas y prevenir el desenroscamiento.

NOVENO:

El cambio de varillaje debe llevarse a cabo sin demora, un retraso de

más de 5 minutos de duración en la ejecución de la prueba se considera como una interrupción.

C. CUANDO TERMINA EL ENSAYO D.P.L. 

Que se haya aplicado un total de 75 golpes en cualquiera de los tres incrementos de 0.10m.



Que no se observe avance del equipo mediante la aplicación de golpes sucesivos del martillo.

Una vez terminada el ensayo se procede a retirar las varillas del sondaje con la ayuda de un extractor de mano o un trípode. Cabe mencionar que esto se tiene que hacer con cuidado ya que corremos el riesgo que se pueda quedar incrustada nuestra punta cónica de 60°.

D. CALCULOS

Para realizar los cálculos DPL se deberá de hacer calicatas a cielo abierto a una profundidad no menos de 3 metros para así obtener el perfil estratigráfico de cada sondeo donde se realice el ensayo DPL.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II Como alternativa también se sugiere sacar un sondeo del tipo de suelo con una posteadora a la misma profundidad que se hizo el ensayo DPL.

Con las muestras obtenidas se deberá de realizar los ensayos en laboratorio de cada estrato que se encuentre. Los ensayos a realizar son los siguientes: 

Contenido de humedad



Granulometría



Límites de consistencia

FORMULAS PARA EL CALCULO DPL

CALCULO DE LA PRESIÓN GEOSTATICA.  Suelos cohesivos. Tº (1) =

𝑃𝑅𝑂𝐹. 𝑝𝑟𝑜𝑚 𝐾𝑔/𝑚2 10

 Suelos no cohesivos.

Tº (1) =

𝑃𝑅𝑂𝐹. 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙. (𝑚) 𝐾𝑔/𝑚2 10

Tº (2) = PROF. final ∗ 0.2063 𝐾𝑠𝑓

Tº = PROF. final (m) 𝑇𝑛/𝑚2

CÁLCULOS DE LAS CORRECCIONES.  Suelos cohesivos. N2 = (0.77 ∗ log (

200 (3))) ∗ 𝑁 𝑡𝑛/𝑚2 𝑡º


 Suelos no cohesivos. 1 1 𝑁1 = ( (1))2 ∗ 𝑁 𝐾𝑔/𝑚2 𝑇º

N2 = (0.77 ∗ log (

N3 = (4 ∗

200 (3))) ∗ 𝑁 𝑡𝑛/𝑚2 𝑡º

N + (2 ∗ tº (2)) 𝐾𝑠𝑓 1

N4 = N ∗ 1 DONDE: N = Número de golpes. Tº = Presión Geostatica.

CALCULO DEL N^ CORREGIDO FINAL. N^ = (0.77 ∗ log (

𝑁^ =

200 (3))) ∗ 𝑁 𝑡𝑛/𝑚2 𝑡º

N1 + N2 + N3 + N4 (suelos no cohesivos) 4

CALCULO DE LA DENSIDAD RELATIVA (Dr%). Densidad relativa. CUADRO Nº 01 VALOR N

Dr(%)

0

4

0

15

5

10

15

33

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 11

30

33

67

31

50

67

85

>

50

85

100

DETERMINACIÓN DEL ANGULO DE FRICCION INTERNA. ⏀ = 25 + (0.15)(𝐷𝑟) CALCULO DE qad (Kg/cm2).  Suelos no cohesivos.

VALOR N

qad

Kg/cm2

0

4

0

0.27

5

10

0.32

0.64

11

30

0.7

2.5

31

50

2.5

4.5

>

50

>

4.5

 Suelos cohesivos.

𝑞𝑎𝑑 =

qu Kg/cm2 (suelos cohesivos) 3

CALCULO DE qu (kg/cm2). 𝑞𝑢 = qad ∗ 3 kg/cm2 (suelos no cohesivos)

𝑞𝑢 =

N^ kg/cm2 (suelos cohesivos) 8

4.3. ENSAYOS DE LABORATORIO

4.3.1. CONTENIDO DE HUMEDAD

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II El comportamiento del suelo se puede comparar como el de una esponja por su capacidad para retener agua dentro de su estructura y cuya cantidad depende de las características de sus partículas (textura y estructura). El contenido de humedad de un suelo es la relación existente entre la masa de agua que logra alojarse dentro de la estructura porosa del suelo, y la masa propia de las partículas propias. CONTENIDO DE HUMEDAD ASTM – D – 2216 – MTC – E 108 SUELO HUMEDO + TARRO

Gr.

SUELO SECO + TARRO

Gr.

PESO DEL TARRO

Gr.

PESO DEL AGUA

Gr.

PESO DEL SUELO SECO

Gr.

HUMEDAD %

Gr.

El contenido de humedad del suelo se calcula mediante la siguiente ecuación: 𝑊% =

𝑊𝑤 × 100 𝑊𝑠

4.3.2. LIMITES DE CONSISTENCIA A. LIMITE LIQUIDO AASHTO T 89-02 ASTM D 4318-00 El límite líquido se define como el porcentaje de humedad del suelo, es cuando un suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico. Este límite además de ser un parámetro esencial para la clasificación de los suelos, puede ser útil para determinar problemas de potencial de volumen, para estimar asentamientos en problemas de consolidación y en conjunto con el límite plástico para predecir la máxima densidad en estudios de compactación.

MÉTODO MULTIPUNTOS Curva de fluidez. Contenido de humedad vs Numero de golpes


B. LIMITE PLASTICO El límite plástico fue definido por attherberg como la frontera que existe entre los estados plásticos y semisólidos del suelo. En términos de laboratorio este límite es definido como el momento en términos de contenido de humedad, en que rollitos de aproximadamente 3 mm de diámetro empiezan a presentar desmoronamiento o agrietamiento.

𝑊% =

𝑊𝑤 × 100 𝑊𝑠

LIMITE PLASTICO 𝐿𝑃 = 𝑊1 + 𝑊2 + ⋯ 𝑊𝑛

C. INDICE DE PLASTICIDAD El índice de plasticidad es la diferencia entre los valores límite líquido y limite plástico. Un índice de plasticidad de plasticidad bajo, significa que un pequeño incremento en el contenido de humedad del suelo, lo transforma de semisólido a la condición de líquido, es decir resulta muy sensible a los cambios de humedad. Por el contrario, un índice de plasticidad alto, indica que para que un suelo pase del estado semisólido al líquido, se le debe agregar gran caída de agua.

INDICE DE PLASTICIDAD 𝐼𝑃 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 4.3.3. GRANULOMETRIA  ASTM D 422-63  AASHTO T 88 00 (2004) Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se puedan determinar las siguientes constantes de los suelos. 

Coeficiente de uniformidad.



Coeficiente de curvatura.



Porcentaje de gravas



Porcentaje de arenas



Porcentaje de finos



Clasificación de los suelos según



Curva granulométrica

CÁLCULOS Porcentaje retenido:

% Retenido =

𝑀𝑟 ∗ 100 𝑀𝑡

Donde: Mr = masa retenida en el tamiz Mt = masa total

 Porcentaje retenido acumulado % retenido acumulado = suma de porcentajes mayores o iguales.  Porcentaje que pasa %que pasa = 100-% retenido acumulado  Coeficiente de uniformidad

Cu =

𝐷60 𝐷10

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II Donde: D60 = tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 60%. D10 = tamaños de las partículas del suelo en milímetros, que en la gráfica de la composición granulométrica corresponden al 10%.

 Coeficiente de la curvatura:

Cu =

(𝐷30)2 (𝐷10 ∗ 𝐷60)

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 4.3.4. ENSAYO DE PERFIL ESTRATIGRAFICO. Trata sobre la implementación de un perfil estratifico, para poder observar y reconocer los estratos o capas que se encuentran en ese suelo. Además se dará las definiciones de estratos, y algunos conceptos básicos.

Objetivo. - Poder identificar las capas o estratos de una calicata. - Identificar cuando la muestra de las calicatas es alterada o inalterada - Obtener un perfil estatigraficado indicando la profundidad y las características del suelo por estratos, usando una inspección organoléptica del terreno de fundación. - Obtener la muestra del suelo a diferentes profundidades para ensayos de humedad. - Saber cuanto de miestra se debe sacar de cada capa o estrato.

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ – INGENIERIA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 5. EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL

El equipo de protección personal (EPP) a utilizar para el personal que realizará las tareas de ensayos de penetración dinámica ligera es el siguiente. 

Casco de seguridad



Zapatos de seguridad



Lentes de seguridad



Guantes de cuero



Chaleco reflectivo



Casaca abrigadora

6. FORMATOS DE ENSAYO COMPLETO


7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Vemos que según el grafico de DLP, vemos cuan resistente es el suelo a los diferentes estratos posibles a ser encontrados en el sitio, esto lo corroboramos con la calicata escavada a un costado de la prueba.



Cada capa homogénea de suelo da lugar a una recta cuya pendiente recibe el nombre de índice de penetración, indicando una medida de su resistencia



Este tipo de evaluación nos puede mostrar el cambio que puede adoptar un suelo cuando se estabiliza o la sectorización del tramo en estudio.



El comportamiento del suelo ante los valores de índice de penetración (DPL) puede resultar menores (elevada resistencia) por las características granulométricas del suelo, lo cual se puede comprobar en el tamizado para la clasificación del suelo, esta posibilidad puede resultar hasta un tamaño máximo de las partículas de 3/4“, en 5%, en un suelo bien gradado, mayor de este tamaño ocasiona el rechazo del equipo de PDC.


8. BIBLIOGRAFIA 

ICG – Instituto de la Construcción y Gerencia MTC E 107 – 2000



Carlos Crespo Villalaz – Mecánica de Suelos Y cimentaciones



http://es.scribd.com/doc/53086709/4/OBTENCION-DE-MUESTRAS-ALTERADAS



Mecanica de Suelos Toma de Muestras



www.vivienda.gob.pe/documentos/...ds_010/.../E_050_Suelos_y_Cimentaciones.pdf



https://es.scribd.com/doc/145338815/Ensayo-de-Penetracion-Dpl



www.labor.org.pe/.../03%20Anexo%20B%20Registro%20de%20DPL/DPL%20Botad



civilgeeks.com/2013/11/25/ensayo_DPL-suelos-ing-nestor-luis-sanchez

ensayo de DPL-suelos 2

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