EXPLORACIONES GEOTÉCNICAS 1. Cuál es la utilidad y propósito de la investigación del sub-suelo? Recopilación Recopilación de información: información: hidrología, geología, geología, sismicidad, sismicidad, topografía, etc. Reconocimiento geológico y de sitio: interpretación del origen y formación de suelos, evaluación evaluación geológica, interpretación de posibles condiciones del subsuelo. Planificación de la exploración y muestreo: permite ubicar y cuantificar el número de sondajes y optimizar el muestreo. Ejecución de ensayos de laboratorio: para la determinación de los parámetros de los materiales. Ejecución de la exploración y muestreo: ejecución de sondajes y obtención de muestras disturbadas e inalteradas. Interpretación de la investigación geotécnica: evaluación de los datos de campo y laboratorio.
2.- Descripción breve de los equipos presentados y resultados de las pruebas de demostración. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO Hincado del terreno mediante instrumentos de perforación: a) Con barrenos (POSTEADORA) - a rotación boring” - por lavado “wash boring” La POSTEADORA manual presenta las siguientes partes a) Accesorios: - manivela - tuberias de perforación - mechas
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Las muestras son almacenadas en una "Cuchara Normal" que está formado por un tubo de acero de paredes gruesas partido longitudinalmente. El extremo inferior está unido a un anillo cortante, y el superior a una válvula y pieza de conexión a la barra de sondeo.
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Un martillo que pesa 64 kilos (140 libras) y cae de una altura de 76 cm
Accesorios del SPT
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MARTILLO DE 140 LIBRAS
PUNTA Y CABEZAL DEL CONO DE PECK
DIAMANTINAS PARA PENETRACION EN ROCA.
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ACCESORIOS CON BROCAS DE TUNGSTENO PARA PERFORACIÓN
MUESTREADOR SHELBY
EQUIPO DPL
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CABEZAL, MARTILLO Y GUIA DEL DPL
EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DPL
3.- Comentar los resultados obtenidos entre los sondajes con el equipos SPT, DPL y cono Peck, A qué se debe las variaciones entre los resultados?
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Correlación entre el golpeo SPT y la consistencia del suelo atravesado
Existen diversas correlaciones entre el resultado del ensayo SPT y las características del terreno (compacidad, resistencia y deformabilidad), e incluso con dimensiones de la cimentación requerida para un valor del asiento que se considera admisible. Sin embargo, las principales correlaciones que ligan el golpeo SPT con las características del terreno, lo hacen respecto a los parámetros ángulo de rozamiento interno e índice de densidad en las arenas (siendo el índice de densidad I D = (emax − e) / (emax − emin)). En los terrenos cohesivos, aún cuando no son tan aceptadas, existen correlaciones respecto a la resistencia al corte sin drenaje cu. El algunas ocasiones, el valor del golpeo SPT debe ser afectado por unos factores correctores para tener en cuenta la profundidad a la que se realiza el ensayo, y la influencia de la ubicación de dicho ensayo sobre la capa freática. Hay que tener cuidado, ya que en terrenos por ejemplo con gravas o bolos o en arcillosos duros, podemos tener mayorado nuestro SPT, no siendo éste ensayo entonces representativo de las características del terreno. Influencia de la profundidad
La penetración en las arenas depende de la resistencia del terreno, que a su vez es función del ángulo de rozamiento, o del índice de densidad, y del estado tensional en el que se encuentre el terreno haciendo de antemano los anteriores ensayos
USOS Y ABUSOS DEL ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR Las causas de error que son considerablemente más importantes que aquellos inherentes en el ensayo mismo son los que ocurren debido a un manejo inapropiado de las herramientas y el equipo al realizar el sondeo. Toma un poco de tiempo y esfuerzo limpiar el hoyo adecuadamente antes de tomar una muestra. Cuando se dejan 12 in (0,30 m) o más de sólidos asentados en el fondo de la perforación, el toma muestras atrapa el lodo, de manera que éste es comprimido cuando se hinca, incrementando el número de golpes requeridos y a menudo imposibilitando la recuperación de toda la muestra. Los perforadores algunas veces no limpian el fondo del forro, y el hincamiento del toma muestras puede ser iniciado estando aun ésta por encima del fondo del forro. Esto incrementa seriamente el número de golpes. Ciertos tipos de equipos de perforación usan un alambre pelado en un tambor para levantar y bajar el martillo. Este procedimiento retarda la caída del martillo, y cualquier SPT realizada de esta manera ha resultado engañoso. Por otro lado cuando se utilizan barras N que son más rígidas y pesadas, también se producen resultados de valores dudosos. 4. Con respecto al equipo SPT, establecer: ventajas, desventajas, aplicación recomendada, factores que limitan su aplicación. Correcciones aplicables.
A) GENERALIDADES
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Procedimiento ampliamente utilizado para determinar características de resistencia y compresibilidad de suelos. Norma : ASTM D1586 B) PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO Ejecución de la perforación - con barrenos (posteadora) - a rotación - por lavado “wash boring” Ejecución del muestreo Se realiza con un muestreador de caña partida Suelos Adecuados para la Ejecución del Ensayo - Arenosos - Limo Arenosos - Areno Limosos - Arcillas Suelos Inadecuados para el Ensayo - Aluvionales - Aluviales - Suelos Gravosos y Heterogéneos con Gravas C) REGISTRO DE PENETRACIÓN Resistencia a la penetración: golpes necesarios para hincar los últimos 30 cm de un total de 45 cm. D) INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS La resistencia a la penetración es un indicador de la compacidad de suelos arenosos y un indicador de la consistencia y resistencia de suelos cohesivos. Una ventaja adicional es que al ser la cuchara SPT una toma muestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural.
ALGUNAS APLICACIONES DEL ENSAYO DE PENETRACIÓN STANDARD (S.P.T.) Determinación de la Capacidad Portante Suelos Granulares La capacidad de carga última (q ult) de un suelo (Terzaghi y Peck) puede establecerse a partir de las siguientes relaciones: qnet = 2NBR W + 6(100 + N2) DR W (zapatas cuadradas) qnet = 3N2 BR W + 5(100 + N2) DR W (zapatas continuas) -8-
en la que: (quit): capacidad de carga última (lb/pie2) B: ancho de la fundación en pies D: profundidad de la fundación (pies) R W y R´W : factores de corrección por la posición de la Napa Freática propuesto por TENG (Fig.No13) Terzaghi y Peck han correlacionado el ancho de la fundación para que, con un valor de N dado, se obtenga una presión de contacto que produzca un asentamiento total máximo de 1”, esta correlación se muestra en la figura 14 que es válida para arenas secas. Suelos Finos El ensayo de Penetración Satandar fue ideado predominantemente para ser usado en suelos granulares, sin embargo en trabajos de pequeña envergadura, puede conseguirse una menor economía utilizando un diseño conservador basado en resultados del S.P.T. La tabla No.IV proporciona una relación aproximada entre N, la consistencia y la capacidad de carga admisible (FS=3) de suelos arcillosos. Al aplicar estas relaciones no se tiene un control sobre la magnitud de los asentamientos y en consecuencia deben ser efectuados por algún método en particular.
Ventajas: Una ventaja es que al ser la cuchara SPT un tomamuestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural. En nuestro medio la mayor aplicabilidad de los resultados del ensayo de penetración estándar es en la determinación de la capacidad de soporte admisible del suelo.
Desventajas: Cuando el terreno atravesado es grava, la cuchara normal no puede hincarse, pues su zapata se dobla. Con frecuencia se sustituye por una puntaza maciza de la misma sección (no normalizada). El ensayo SPT no proporciona entonces muestra.
Factores importantes que afectan los resultados del ensayo de penetracion estándar Limpieza inadecuada del hoyo. Variaciones de la altura exacta de caída de 30 in (0,76 m) del martillo. Utilización de barras más pesadas que las de 1 in (0,025 m), tubos extra heavy o barras A. Longitud extrema de las barras de perforación (más de 175 pies).
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Interferencia en la caída libre del martillo por cualquier causa. Utilización de un peso de 140 lb (63,5 kg) sin amortiguador de madera, bloque o guía para la barra. Utilización de un peso deslizante que puede golpear la cabeza de golpeo excéntricamente. Hincado excesivo del toma muestras antes del conteo de los golpes. Descuido al asentar el toma muestras sobre material no alterado. Hincado del toma muestras por encima del fondo del forro. Negligencia en el conteo de los golpes en la medición de la penetración.
FACTORES DE CORRECCIÓN POR SOBRECARGA EN ARENAS El factor de corrección del S.P.T. (C N) está definido como la relación entre la resistencia medida del S.P.T. para una presión vertical efectiva dada (σ v), a la resistencia medida a un 2 2 esfuerzo vertical standard (σv)Ref , normalmente de 1T/pie ó 1Kg/cm . En la práctica el valor del número de golpes corregido (N 1), se obtiene usando la siguiente relación: N1 = C N. N Donde N representa el número de golpes medidos. 5. Investigar acerca de los equipos de percusión existentes del tipo liviano, pesado y superpesado, comparar: peso, altura de caída, tramo de medida de “N”.
Tipo de suelos
aplicables.
Existen diversas correlaciones entre el resultado del ensayo SPT y las características del terreno (compacidad, resistencia y deformabilidad), e incluso con dimensiones de la cimentación requerida para un valor del asiento que se considera admisible. Sin embargo, las principales correlaciones que ligan el golpeo SPT con las características del terreno, lo hacen respecto a los parámetros ángulo de rozamiento interno e índice de densidad en las arenas (siendo el índice de densidad I D = (emax − e) / (emax − emin)). En los terrenos cohesivos, aún cuando no son tan aceptadas, existen correlaciones respecto a la resistencia al corte sin drenaje cu. El algunas ocasiones, el valor del golpeo SPT debe ser afectado por unos factores correctores para tener en cuenta la profundidad a la que se realiza el ensayo, y la influencia de la ubicación de dicho ensayo sobre la capa freática.
6. Se tiene el siguiente registro del sondaje S-1 de ensayos SPT, el nivel freático se ubica a 2.00m de profundidad y el perfil estratigráfico es el siguiente:
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De 0.00 a 5m. arena fina pobremente gradada (SP) De 5.00 a 7m. arena limosa pobremente gradada (SP-SM) De 7.00 a 10m. arena limosa saturada (SM) Se pide lo siguiente: - Determinar el valor de “N” a 3m, 5m., 7m.y 10m. de profundidad, aplicar las correcciones que estime conveniente. - Estimar los valores de Densidad Relativa y . Comparar los resultados que se obtienen con la aplicación de más de una correlación. Comentarios sobre los resultados. SONDAJE S-1 Peso específico
PRUEBA
Prof. Inicio(m.)
1
2,55
2
4,55
3
6,55
4
9,55
Tramo (cm.)
15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
N 5 7 6 9 11 12 9 10 10 13 15 16
(gr/cm3)
SUCS SP
1,600
SP
1,600
SP-SM
1,750
SM
1,800
Resultado Tramo (cm) 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
N
Ф
5 7 6 9 11 12 9 10 10 13 15 16
28.28 28.87 28.60 29.31 29.67 29.82 29.31 29.50 29.50 29.96 30.21 30.33
nota:el nivel freatico se encuentra a 2m de profundidad PROF
N
Ncnf γ(gr/cm3)
ESF(kg/cm2)
CN
CN*N
- 11 -
2.55
13
14
1600
3.3
0.55048188 7.15626447
4.55
23
19
1600
15.3
0.255655 5.88006491
6.55
20
17.5
1750
34.125
0.1711842 3.42368394
9.55
31
23
1800
60.4
0.12867125 3.98880885
γ(gr/cm3)agua
1000
OTRA CORRELACION
N= 1.7D2R 1000
(σ+10)
1000 1000
N PROM
Ф
Compacidad MEYERHOF Relativa
DR
11.00
31°
37
74.63196686
firme
13.00
31°
42
66.1097355
firme
11.00
31°
37
49.20888184
firme
14.00
32°
44
45.60515114
firme
SP
SP-SM
SM
CON LA CORRELACION DE TERZAGUI HALLARE Ф Y LA DR
cometario : como podemos apreciar la correlacion realizada con el abaco y c on el metodo de meyerhof varian en gran medidad en los primeros metros se puede intuir que en los primeros metros la acion del esfuerzo geostatico es casi nula por tal motivo los esfuerzos seran conciderdos en este caso a partir de los 6m ya que a partir de esta profundidad hay una mayor aproximación de los valores de la DR
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