ENSAYO DE PENETRACIÓN DINAMICA CONO HOLANDES CONCEPTOS: es un equipo de exploración de terreno ,que mediante la penetración , esta se da por el impacto de un martillo que al caer este va penetrando en el suelo, este cae de una determinada distancia , este equipo tiene preferencia de uso cuando se encuentran suelos finos finos ,es decir ,limos y arcilla, no se lo recomienda para suelos granulares,, este cono dinámico holandés es muy parecido al penetrómetro dinámico de cono (DCP)que es utilizado para las evaluaciones evaluaciones de los caminos, y carreteras ya construidos.
OBJETIVOS:
El objetivo principal para este ensayo es medir de modo continuo la resistencia a la penetración del cono es decir el esfuerzo admisible del suelo
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Identificación y aplicación de los métodos ya aprendidos en clase , para la determinación de los esfuerzos cortantes que presenta un suelo.
Familiarizarse con el uso apropiado del equipo del cono holandés.
Obtener la humedad del suelo inalterado.
Determinar el limite líquido y plástico del suelo en estudio
Encontrar el “ip” del suelo en cuestión para determinar la plasticidad del suelo.
Determinar el esfuerzo cortante del suelo.
INTRODUCCIÓN. Un penetrómetro es un aparato que penetra en el suelo para recabar una serie de informaciones que nos ayudaran al conocimiento directo de las propiedades físicas e indirectas de propiedades químicas en el laboratorio (SPT). A grandes rasgos podemos diferenciar dos tipos de ensayo de penetración uno el propio de los conos tanto estáticos como dinámicos y el otro referido al ensayo de penetración estándar (SPT)
ENSAYO DE PENETRACIÓN CON EL CONO: Consiste en introducir en el terreno una serie de varillas cilíndricas con un cono en la base. Si el penetrómetro es estático las varillas serán empujadas a una velocidad constante mediante un aparato transmisor, si es dinámico se procederá al hinque y posterior sobrepresión sobre la cabeza. Se realizarán mediciones, de manera continua o a intervalos de profundidad determinados, de la resistencia a la penetración del cono.
ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA. Consiste en una punta que es golpeada repetidamente para así penetrar en el suelo y conocer la resistencia de este a la penetración, dicha punta consta de un cono cuyo ángulo suele ser de entre 60 y 90 grados que suele ser denominado puntaza. En un principio estos penetrómetros fueron concebidos para apreciar la compactibilidad de los suelos sin cohesión, de los cuales era muy difícil tomar muestras inalteradas. Los resultados obtenidos se deben de tratar con mucho cuidado debido a que el suelo puede refluir por encima de la punta, por el agua intersticial en suelos poco permeables o por el rozamiento lateral. El varillaje debe de ser de diámetro inferior a la base para así evitar todo lo posible el rozamiento lateral del tren de varillas El golpeteo es producido por la caída guiada de una maza de peso variable según penetrómetro que golpea la cabeza de impacta y transmite el golpe a la punta que va atravesando el terreno según su dureza.
FUNDAMENTO TEORICO: ENSAYO DE PENETRACIÓN CON EL CONO HOLANDES PARTES DEL PENETRÓMETRO
Cono: La pieza situada en el extremo del penetrómetro con forma de cono, sobre la cual se desarrolla la resistencia de punta. Cono simple: Un cono con una extensión cilíndrica sobre la parte cónica, de una longitud considerablemente inferior al diámetro del cono. Cono con faldón: Un cono prolongado con un manguito fijo más o menos cilíndrico, cuyo diámetro es menor que el diámetro del cono y con una longitud de una a tres veces dicho diámetro: este manguito se denomina faldón. Piezocono: Un cono con un elemento poroso insertado en la parte cónica o en la extensión cilíndrica del cono, para medir la presión intersticial presente en el suelo durante la penetración. Punta: El elemento terminal, situado en el extremo de una serie de varillas de empuje, que comprende los elementos activos que detectan la resistencia del cono, la fricción lateral local y la presión intersticial existente en el contacto entre el cono y el suelo durante la penetración. Manguito de fricción: La sección de la punta del penetrómetro sobre la cual se desarrolla la resistencia lateral local. Vástago: La parte cilíndrica de la punta del penetrómetro situada por encima del cono y/o el manguito de fricción. Varillaje de empuje: Las varillas formadas por tubería de pared gruesa o maciza, preferiblemente con una longitud de un metro, utilizadas para hacer avanzar la punta del penetrómetro. Varillaje de interior: Varillaje macizo que se desliza por el interior del varillaje de empuje para mover la punta de un penetrómetro mecánico.
ENSAYO DE REFERENCIA. -
Geometría de la punta: En el ensayo de penetración de referencia se pueden utilizar puntas del penetrómetro con o sin manguito de fricción y con o sin elementos para la medida de presiones intersticiales. Si queda un huelgo entre el cono y el resto de los elementos de la punta, sus dimensiones deben ser las mínimas necesarias para el funcionamiento de los elementos sensores y debe estar proyectado y construido de tal forma que se evite la entrada de partículas.
En el caso de un penetrómetro con manguito de fricción, ninguna parte de la punta del penetrómetro debe sobresalir de la superficie del manguito.
Varillaje de empuje: Las varillas de empuje deben ir roscadas o fijas entre sí. La deflexión en el punto medio de una varilla de 1m no debe ser superior a 0.5 mm en las cinco varillas inferiores y 1 mm para el resto. -
Máquina de empuje: La máquina debe disponer de una carrera de avance de por lo menos 1 m y debe empujar el varillaje en el suelo a una velocidad de penetración constante.
DESARROLLO DEL ENSAYO.
Ensayo continuo: El procedimiento del ensayo deberá ser el de penetración continua, mediante el cual se efectúan las medidas cuando todos los elementos de la punta del penetrómetro se mueven con la misma velocidad de penetración. Velocidad de penetración: Deberá de ser de 20 mm/s con una tolerancia de +/-5 mm/s. Intervalos de lectura: Se recomienda la lectura continua. En ningún caso el intervalo entre lecturas será superior a 0.2 m. Medidas de la profundidad: Las profundidades deberán medirse con una precisión de por lo menos 0.1 m. Presentación de los resultados: Los resultados deben presentarse en gráficos que den en función de la profundidad la variación de:
qc y eventualmente f s, Rf ( If ), Qt , Qst.
Resistencia del cono qc : Se obtiene dividiendo el esfuerzo axial en el cono Qc(carga en el tubo) que actúa, por la sección máxima del cono, Ac. qc = Qc / Ac
Resistencia unitaria lateral local a la fricción f s : Se obtiene dividiendo el esfuerzo de fricción último Qs que actúa, por su superficie lateral, As. f s = Qs / As
Esfuerzo total Qt : La fuerza necesaria para empujar el cono y el varillaje de empuje simultáneamente en el suelo.
Resistencia lateral total a la fricción Qst =(Qs): Qst = Qt -Qc
Relación de fricción Rf : La relación entre la fricción unitaria lateral loca l y la resistencia del cono,
medidos a la misma profundidad, expresada en %. Índice de fricción If : La relación entre la resistencia del cono y la fricción unitaria lateral local, medidas a la misma profundidad.
ENSAYO DISCONTINUO.
Este es un ensayo de penetración en el que se mide la resistencia del cono, mientras el resto de los elementos de la punta del penetrómetro permanecen estacionarios. Cuando el penetrómetro incluye también un manguito de fricción, se mide la suma de la resistencia del cono y la fricción lateral local, cuando se empujan simultáneamente tanto el cono como el manguito de fricción, mientras el resto de los elementos de la punta del penetrómetro permanecen estacionarios. Un ejemplo de un penetrómetro que realiza este tipo de ensayos es el cono holandés . A continuación se muestran ejemplos depuntas de cono holandés, así como sus diferentes posiciones de trabajo.
MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO Para la siguiente practica son necesarios los siguientes equipos y aparatos de laboratorio:
Pala y pico
Aparato de penetración Cono Dinamico Holandes
tamices
Balanza para pesar
Todo lo necesario para limites plastico y liquido
PROCEDIMIENTO
Verificar que el estrato cumpla con las características de suelos finos
Se debe inspeccionar el sitio de ensayo, para prepararlo limpiando el mismo ubicando el punto donde se acomodara el cono
Con el flexometro se miden 30 cm y marcar
Marcar 75 cm de caída del martillo, arriba del plano de impacto
Activar manualmente el martillo , levantando el mismo hasta la marca de los 75 cm y dejarlo caer y comienza el conteo de los golpes
Cuando el cono y l abarra hayan penetrado los 30 cm se debe detener el conteo registrando el numero de golpes
Luego se debe extraer el cono ampliando el hueco con las herramientas manuales.
Se tiene que extraer una muestra de aproximadamente 1000 gr aparte de una muestra de 50 gr en la tara para la medición de la humedad natural.
Método del lavado
Entramos al laboratorio y nos prestamos todo el material para realizar la práctica de granulometría, luego procedimos a pesar las capsulas vacías y registramos dicho peso.
Para ya comenzar a realizar el ensayo de granulometría, pesamos en un plato 500 grs. de arcilla, que serán la base del desarrollo de la practica.
Una vez hecho esto nos dirigimos a la lavandería del mesón, y colocamos la muestra en la tamiz Nº200 para comenzar a lavar, colocamos la fuente metálica en la lavandería, para que la muestra que vaya pasando no tape la lavandería.
Comenzamos a lavar dicho material con mucho cuidado de no perder material, este procedimiento lo realizamos un par de veces hasta que toda la muestra se estuviera lavando, hubieron algunos momentos donde tuvimos que esperar que el agua vaya pasando lentamente para no perder material.
Lavamos todo el material con mucho cuidado para no romper el tamiz y lo hicimos hasta que el agua que pasaba tomo un color casi cristalino.
Vaciamos a un plato la muestra que se retuvo y lo llevamos al horno, teniendo cuidado de no derramar nada
Limite Plástico
Para determinar el limite plástico, primeramente tamizamos el material por el tamiz Nº40 una muestra de 300 gramos, todo el material tamizado los depositamos en la bandeja para que nos sirviera para todo el ensayo, del material que estaba en la bandeja sacamos un poco en un plato, con este material comenzaríamos a realizar la práctica.
Una vez con el material en el plato, le agregamos agua de la pila y con la ayuda de la espátula lo comenzamos a mezclar hasta que se volviera una pasta uniforme, hecho esto comenzamos a hacer los rollitos en la tabla de vidrio.
Realizamos los dos rollitos que necesitábamos para determinar el limite plástico y pudimos observar que a los 3mm de diámetro de agrietaban, cortamos las partes centrales de los dos rollitos y los depositamos en la taras para llevarlos posteriormente al horno.
Limite líquido
Con el material que ya teníamos tamizado en la bandeja comenzamos, sacamos un poco de material a un plato y pesamos dio aproximadamente 250 gramos con dicho material comenzamos.
Agregamos agua al plato que contenía el material tamizado y lo mezclamos hasta conseguir la pasta uniforme, hecho esto rellenamos la copa de Casa Grande y con la ayuda del ranurador hicimos la abertura necesaria y comenzamos a contar los números de golpes que iban dando hasta que se uniera la parte inferior de la abertura.
Después rápidamente extrajimos una muestra del material que estaba en la parte central de la copa y lo colocamos en una tara, lo pesamos y registramos dicho valor. Y llevamos las taras al horno eléctrico.
Realizamos el mismo procedimiento 5 veces con la única diferencia de que íbamos secando o aumentando agua a la pasta uniforme para obtener un número de golpes diferentes, los números de golpes que obtuvimos fueron: 19,21,24,25,33.
Al día siguiente extrajimos las taras del horno, las pesamos y registramos dicho valor.
DATOS CALCULOS Y RESULTADOS Datos de laboratorio para el límite liquido
Límites Límites Líquido (peso en grs)
Características Nº de Golpes
24
19
33
21
25
Suelo hum + tara
36,4
41,1
40
32,2
37,2
Suelo seco + tara
32,9
36,1
36
29,6
33,5
Peso de la Tara
20,7
19,8
21,5
21,1
20,3
Datos de laboratorio para límite plástico Características
Límites Plásticos (peso en grs)
Tara Nº
1
2
3
Suelo hum + tara
22,7
22,5
22,7
Suelo seco + tara
22,4
22,2
22,5
Peso de la Tara
20,7
20,4
21,4
RESULTADOS DE LABORATORIO Límites liquido de atterbeg: Límites Líquido (peso en grs)
Características Nº de Golpes
24
19
33
21
25
Suelo hum + tara
36,4
41,1
40
32,2
37,2
Suelo seco + tara
32,9
36,1
36
29,6
33,5
Peso de agua
3,5
5
4,2
2,6
3,6
19,8
21,5
21,1
20,3
16,3
14,3
8,5
13,3
30,67
27,58
30,59
28,03
Peso de la Tara 20,7 Peso del suelo 12,2 seco % de Humedad 28,69
Limite plástico Características
Límites Plásticos (peso en grs)
Tara Nº
1
2
3
Suelo hum + tara
22,7
22,1
22,7
Suelo seco + tara
22,4
21,8
22,5
Peso de agua
0,3
0,3
0,2
Peso de la Tara
21
20,4
21,6
Peso del suelo seco
1,4
1,4
0,9
% de Humedad
21,428
21,428
22,222
LL=28.84648%
LP=21,726%
IP=7,12%
y = -6.231ln(x) + 48.905 R² = 0.8201
Limite liquido 31 30.5
% d 30 a d e 29.5 m u H 29 e d 28.5 o d i 28 n e t 27.5 n o C 27
26.5 1
10
100
Numero de Golpes
Para el esfuerzo cortante se utilizara la siguiente expresión
adm
W * h * m * N
W=peso de martillo(7,85 kg) h =altura de caida del martillo (75 cm) m = factor de penetración (0,1) Np= factor e sencibilidad de al arcilla(5-9)
S * N p * A
*
f
A=area de cono (10,2 cm) f= eficiencia tipica del cono(0,4 - 0,6) N= numero de golpes S = Profundidad de penetracion Para una profundidad de penetración de 15 cm y 77 golpes tenemos:
7,84kg * 75cm * 0,1 * 77
adm
15 * 7.5 *10,2cm
adm
2
* 0,6
kg 2,37 cm
Para una profundidad de penetración de 30cm y 110 golpes tenemos:
adm
7,84kg * 75cm * 0,1 *110
30 * 7.5 *10,2cm
adm
RESULTADOS
Los resultados son los siguientes:
2
kg 1.693 cm
* 0,6
Cono Holandés
Los resultados del cono holandés son los siguientes: Altura h (cm)
15
30
Nº de golpes
77
110
2,37
1,69
Esfuerzo (kg/cm2)
Granulometría (Método del Lavado) A continuación adjuntamos la granulometría y la curva granulométrica: Tamiz
Peso Retenido Peso Ret. Acum. % Retenido % que Pasa grs
Grs
%
%
2"
0
0
0
100
1 1/2 "
0
0
0
100
1"
0
0
0
100
3/4 "
0
0
0
100
1/2 "
0
0
0
100
3/8"
0
0
0
100
Nº 4
0
0
0
100
Nº10
0
0
0
100
Nº 40
0
0
0
100
Nº200
18,4
18,4
6.13
93,87
Granulometria (Metodo del lavado) 100 90 80 a 70 s a 60 p e 50 u q 40 % 30 20 10 0 Tamices
Limite plástico
=
++3 3
LP=
,+,+, 3
LP = 21,726%
Limite Líquido.-
y = -6,23ln(x) + 48,90 Reemplazando x=25 Limite liquido a 25 golpes es: 28.8464%
= 28,8464%
Habiendo obtenido los valores de LP y LL podemos ahora sacar el valor del IP: = − = , − . = .
Clasificación AASHTO y SUCS Ahora clasificaremos por el método AASHTO: MET ODO AASHT O % Pasa Nº 10
100
% Pasa Nº 40
100
% Pasa Nº 200 LL IP
93,87 28,84 7,12
= 0.2 ∗ 0.005 ∗ ∗ 0.01 ∗ ∗
a= 93,87 - 35= 58,87 (asumimos este valor) b= 93,87- 15 = 78,87 (asumimos este valor) c= 28,84 – 40 = -11,16(asumimos un valor de 0) d= 7.12 -10 = 2,88 (asumimos un valor de 0) = 0.2 ∗ 58,87 0.005 ∗ 58,87 ∗ 0 0.01 ∗ 78,87 ∗ 0 = 11.774%
Después de realizar la clasificación indicamos que nuestro sue lo es un:
A – 4 Ahora Clasificamos por el método SUCS: METODO SUCS F
93,87
F1
100
% PASA Nº200
93,87
LL
28,84
IP
7,12
Después de haber realizado la clasificación mediante este método indicamos que nuestro suelo es:
CL
u CH
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES
En conclusión se termina la practica sin problemas mayores
Podemos decir que si se ha llegado al propósito propuesto
Este ensayo es el de mayor importancia y necesidad en todo tipo de obra y se debe realizar para saber cuál es la resistencia del mismo.
Con la practica conocida se puede determinar la resistencia de cualquier suelo.
La capacidad portante del suelo ensayado es de 2.97 Kg/cm2 a 15 cm. y 1.69 Kg/cm2 a 30 cm. de profundidad.
RECOMENDACIONES
Se recomienda utilizar el aparato solo en suelos finos ya que este no sirve para suelos granulares
También se recomienda tomar muy en cuenta el numero de golpes ya que este puede causar una falla y hacer mal los cálculos
Es bueno que el equipo este en buen estado para realizar la practica
importante, pesar detalladamente las taras los pesos de los duelos etc., ya que de esto depende los próximos resultados
