UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES “ING. HUGO MANSILLA ROMERO”
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I LABORATORIO nº 4 PENETRACION NORMAL DEL SUELO SPT Docente: Ing. Hernan Flores Auxiliar. Egr. Cristian Alcocer
1 Univ. Guido Vladimir Mamani Mamani
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LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I LABORATORIO nº 4 PENETRACION NORMAL DEL SUELO SPT Docente: Ing. Hernan Flores Auxiliar. Egr. Cristian Alcocer
DETERMINACION DE LA TENSION ADMISIBLE DEL SUELO “ENSAYO DE PENETRACION NORMAL” S.P.T. NORMAS: Limite Líquido:ASTM D1586-67 AASHTOT206-70 1. INTRODUCCION:
El ensay o d e penetr ación es tánd ar o SPT (del inglésstandardpenetration test), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que queremos realizar un reconocimiento geotécnico. El S.P.T es un método muy usado en las exploraciones de los suelos que permite determinar las características, espesor y estratificación de los materiales que se encuentran en el subsuelo, así como también permite conocer la resistencia a la penetración en función al número de golpes de los diferentes estratos que conforman el subsuelo a diversas profundidades. El equipo de S.P.T consta de un trípode con polea doble por el que se hace pasar un mecate, cuya finalidad es levantar el martinete junto con la tubería de perforación y el sacamuestras con el objeto de introducirlo en el subsuelo con el impacto de la caída del martinete hasta una profundidad deseada, para realizar un avance hasta una profundidad requerida y recuperar las muestras de suelo. Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.
2. OBJETIVOS
El ensayo de penetración normal S.P.T. tiene como propósito enseñar al estudiante el procedimiento para efectuar sondeos en un terreno utilizando un saca muestras a fin de obtener muestras representativas del suelo para su identificación y ensayo de laboratorio y además la capacidad portante o la tensión admisible del suelo.
El ensayo de penetración normal S.P.T. es un método bastante utilizado dentro del campo de
la ingeniería civil, por ello su interpretación es de mucha importancia para determinar la capacidad portante de un suelo donde se establecerá las fundaciones de una determinada estructura.
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3. EQUIPO El e quip o de hinca:
se refiere a la estructura que soporta los instrumentos necesarios para la
penetración: Patas telescópicas; Conjunto de varillas que permite estar en equilibrio al equipo, provistas de espolones para no moverse. Cuerda y polea; Mecanismo mediante el cual se eleva la masa y también se suelta. Cabeza de impacto; Cuerpo de acero que recibe el impacto de la masa del martinete. Martinete; Dispositivo de 63.5 Kg. con el cual se golpea a la cabeza de impacto. Guía soporte; También conocido por Tubo guía que permite la caída de 75cm. del martinete en la cabeza de impacto
Saca muestras Partido.
Consiste en una punta de cuchara que deberá ser de acero. Tiene una cavidad de 58.5mm de diámetro, y un diámetro externo de 35mm. Tiza; para realizar las marcas cada 15 cm. envases ; para las muestras.
Características técnicas 3 Univ. Guido Vladimir Mamani Mamani
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4. PROCEDIMIENTO 1) Se debe realizar un reconocimiento del campo donde se realizara el ensayo, Y una inspección visual para determinar que instrumento utilizar; punta si el suelo es Granular – Grueso, o cuchara si el suelo es Limo – Arcilloso. 2) Se debe limpiar el hoyo hasta el nivel de muestreo, con un equipo que asegure que el material, cuya muestra se desee obtener, no va ser perturbado durante la operación. 3) Debemos estacionar el equipo tratando que la guía soporte este lo mas vertical posi 4) Marcar la guía cada 15cm hasta los 45cm con una tiza a partir de la punta, esto para realizar el control de la penetración. 5) Poner la guía en forma vertical descansando en el suelo, luego hacer caer el martinete de 63.5 Kg. desde una altura de 75cm. Y registrar el número de golpes necesarios para que los primeros 15cm. de penetración, repetir este ensayo para 3 series de penetración cada una de 15cm.
6) Haciendo uso de la cuchara los primeros 15 cm son considerados un asentamiento. La suma del numero de golpes efectuado para el segundo y tercero 15 cm de penetración es definido como resistencia a la penetración normal
7) La muestra extraída deberá ser colocada en contenedores tal que no permitan escapar la humedad , también se puede optar por sellar la muestra si esta se trasladara a laboratorios que se encuentra a grandes distancias 8) La muestra extraída deberá ser etiquetada con la designación del trabajo, numero de pozo, profundidad de la muestra y los respectivos números de golpes para cada 15 cm.
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5. ANÁLISIS DE DATO S
PENETRACION CON PUNTA
Intervalo
Penetración
N° de golpes
1
15 [cm]
2
2
15 [cm]
4
3
15 [cm]
7
Total
45 [cm]
13
PENETR ACION CON CUCHARA
Intervalo
Penetración
N° de golpes
1
15 [cm]
4
2
15 [cm]
8
3
15 [cm]
6
Total
45 [cm ]
14
Con la realización de este ens ayo d e laborato rio m as el ensayo d e Granulo metr ía y Lim ites de Aterbe rg ya estamos en las condiciones d e clasif icar nuestro suelo, ya sea aplic ando el método Unificado o A ssh to. Para esto ob jeto, un res um en d e los anteriores laborat orios se mu estra a continuació n:
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RESUMEN DE LOS GRANULOMETRIA
RESULTADOS
OBTENIDOS
ANA LISIS GRANULOMETRICO PARTE GRUESA
EN
EL
ENSAYO
DE
MAYOR A L TA MIZ Nº10
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ANA LISIS GRAN ULOMETRICO PARTE FINA MENOR AL TAMIZ Nº10
Grafica: %que paza VS. Abertura del Tamiz 120,000 50,8000 ; 100,000
100,000
38,1000 ; 85,902
80,000 60,000 40,000 20,000
25,4000 ; 81,792 19,1000 ; 76,311 9,5200 ; 68,374
] % [ a s a p e u q e j a t n e rc o P
4,7600 ; 60,168 2,0000 ; 50,589 0,8400 ; 43,752 0,4200 ; 37,856 0,2500 ; 33,067 0,1050 ; 26,644 0,0740 ; 23,848
Abertura Tamiz [mm] 0,000 0,0010
0,0100
0,1000
1,0000
10,0000
Del grafico podemos obtener los valores de diámetros necesarios para que pase un determinado porcentaje de la muestra. 0 D 10 = D 30 = D 60 =
0,27 1,46
No fue posible calcular los valores del COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y EL COEFICIENTE DE CURVATURA 7 Univ. Guido Vladimir Mamani Mamani
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RESUMEN DE LOS RESULTADOS ATTERBERG
OBTENIDOS EN EL ENSAYO DE L
IMI TES DE
Recopilación de datos. L ÍMIT E L ÍQU IDO (LL ) CÁPSULA :
Número de Golpes:
N [Golpes] =
# 27
# 48
33,00
15,00
11,00 52,18
Peso Suelo Húmedo y Capsula:
P sh+c [g] =
52,48
49,46
Peso Suelo Seco y Cápsula:
P ss+c [g] =
44,50
40,98
Peso del Agua: Pa = P
sh+c
- P ss+c ;
Peso de la Cápsula: Peso del Suelo Seco: Pss = P Porcentaje de Humedad: %h =(P
a
- Pc ;
ss+c
7,98 8,48
P a [g] =
%h
Desviación Estandar:
42,88 9,30
P c [g] =
14,91
12,78
12,96
P ss [g] =
29,59
28,20
29,92
26,97
30,07
31,08
/ P ss )*1 00 ; % h [% ] =
Promedio del Porcentaje de Humedad:
# 47
PROM
[%] =
29,37
Desv. Est. =
2,14
LÍMITE PL ÁSTICO (LP) CÁPSULA Nº:
35 x
Peso Suelo Húmedo y Capsula:
P sh+c [g] = NP
Peso Suelo Seco y Cápsula: Peso del Agua: Pa = P
sh+c
P ss+c [g] =
- P ss+c ;
Peso de la Cápsula: Peso del Suelo Seco: Pss = P
ss+c
32
NP
P a [g] =
12,65
P c [g] = - Pc ;
12,65
P ss [g] =
Porcentaje de Humedad: %h =(P a / P ss )*1 00 ; % h [% ] = Promedio del Porcentaje de Humedad:
%h
PROM
[%] =
NP
TABLA RESUMEN muestra
1
2
3
26.97
30.07
31.08
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CURVA DE ESCURRIMIENTO 35,000
] 34,000 % [ d a 33,000 d e m 32,000 u h e d 31,000 e j a t 30,000 n e cr 29,000 o P
Curva de Escurrimiento Curva de Escurrimiento Corregida
11 ; 31,150 11 ; 31,083 15 ; 29,977 15 ; 30,071
28,000 10
100
Nº de G ol pes
Directamente realizando la regresion lineal en nuestra grafica obtenemos el limite liquido para N=25 golpes LL=2 8.1
ar a N= 25 ol es
En el caso del calculo del Limite Plastico. La muestra ensayada es NO Plastica por lo tanto tenemos. Índ ice de Plastici dad
No podemos calcular el Indice liquido debido a que no tenemos el índice plastico PLANI LLA DE CALCULOS LIMITES DE CONSI STENCIA DEL SUEL
UNIVER SIDAD MAYOR DE SA N ANDRES FACULTAD DE INGENI ERIA INGENIERI A CIVIL
O
LIMITES DE ATTERB ERG
CLIENTE: UMSA PROCEDENCIA: PATIO DEL MONOBLOK
OPERADOR: RAMOS CALCULISTA:
LABORATORIO DE SUELOS CIV-219
PROFUNDIDAD: 0.0m PROYECTO: ACADEMICO
MAMANI GUIDO VLADIMIR TIPO DE MUESTRA: INALTERADA FECHA DE ENSAYO : /08/12
LIMITE LIQUIDO (L.L.)
(AA SHTO T 89-81)
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TEC.
RENE
UNIV.
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L ÍMIT E L ÍQU IDO (LL ) CÁPSULA:
Número de Golpes:
N [Golpes] =
P sh+c [g] = Peso Suelo Húmedo y Capsula: P ss+c [g] = Peso Suelo Seco y Cápsula: Peso del Agua: Pa = P sh+c - P ss+c ; P a [g] = Peso de la Cápsula: P c [g] = Peso del Suelo Seco: Pss = P ss+c - P c ; P ss [g] = Porcentaje de Humedad: %h =(P a / P ss )*1 00 ; % h [% ]
Promedio del Porcentaje de Humedad: Desviación Estandar:
= [%] = Desv. Est. = %h
L.L. L.P. I.P.
# 27
# 48
# 47
33,00
15,00
11,00
52,48 44,50 7,98 14,91 29,59
49,46 40,98 8,48 12,78 28,20
52,18 42,88 9,30 12,96 29,92
26,97
30,07
31,08
PROM
29,37 2,14
28.1 NP NP
LÍMITE PL ÁSTIC O (LP ) CÁPSUL A Nº:
35 x
P sh+c [g] = NP Peso Suelo Húmedo y Capsula: Peso Suelo Seco y Cápsula: P ss+c [g] = Peso del Agua: Pa = P sh+c - P ss+c ; P a [g] = Peso de la Cápsula: P c [g] = Peso del Suelo Seco: Pss = P ss+c - P c ; P ss [g] = Porcentaje de Humedad: %h =(P a / P s s )*1 00 ; % h
Promedio del Porcentaje de Humedad:
Limite Plástico: LP =
32
NP
12,65
12,65
[%] = % h PROM [%] =
Para N = 25 [Golpes].
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DETERMI NACION DE LA CA
PACIDAD PORTANTE DEL SUELO MEDIANTE EL ENSAYO SPT
MEDIANTE LA CLASIFICACION DE SUELOS METODO UNIFICADO PROCEDIMIENTO AUXILIAR PARA IDENTIFICACION DE SUELOS EN EL LABORATORIO SISTEMA DE CLAS
IFI CACION UNIFICADO
Más del 50% se retiene en el tamiz Nº 200
Más del 50% de la muestra pasa el tamiz Nº 4 Más del 12% pasa el tamiz Nº 200 y el Índice de Plasticidad IP =NP
Entonces nuestro su ARENOSO CON
elo es:
Suelo de Partícula Gruesa Arenas
SM (ARENA LI
MOSA O LI MO
FINOS POCO PLASTICOS)
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CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR EL SISTEMA UNIFICADO. D 10 = D 30 = D 60 =
0 0.27 1.46
Coeficiente de Uniformidad: Cu = Coeficiente de Curvatura: Cc = Límite líquido: LL = Limite Plástico: LP = Índice de Plasticidad: IP = L L - L P =
0,00 0,00 28,10 0,00 0
Menor a 4. Este valor no se encuentra entre 1 y 3.
Porcentaje que pasa el tamiz # 200 [%] =
47,14
Menor al 50 [%]
Porcentaje que pasa el tamiz # 4 [%] = % Gravas = % Arena = % Finos =
60,17 40,00 36,00 24,00
Mayor al 50 [%]
Suelos de Grano Grueso. Grava.
Luego de analizar los datos respecto al sistema unificado, se determinó que el suelo es:
SM Arena limosa-Limo Arenosa con finos poco plásticos También podemos clasificar el suelo según el SIST EMA DE CLA SIF ICACION AASHTO:
Con los valores que tenemos del índice plástico y del limite liquido utilizamos la carta de plasticidad.
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Con lo que vemos que nuestra muestra de suelo esta por debajo de la línea A o sea es suelo limoso y no es arcilloso.
Entonces para la determinación de la capacidad portante del suelo utilizamos el nomograma A EQUI PO CUCHARA
Ponderación=(0.4*5.83)+(0.36*4.35)+(0.24*2.8)=4.57
Para un número de golpes n=14, y una curva de suelo limo arenoso (con finos poco plasticos) tenemos:
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EQUIPO PUNTA
Entonces para la determinación de la capacidad portante del suelo utilizamos el nomograma A Ponderación=(0.4*5.83)+(0.36*4.35)+(0.24*2.8)=4.57
Para un número de golpes n=13, y una curva de suelo limo arenoso (con finos poco plasticos) tenemos:
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PLANILLA DE CALCULO
ENSAYO DE PENETRACION NORMAL DEL SUELO SPT
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PATIO DEL MONOBLOK PROFUNDIDAD:0.0m PROYECTO:ACADEMICO
OPERADOR:TEC. RENE RAMOS CALCULISTA: UNIV. GUIDO VLADIMIR MAMANI MAMANI INALTERADA TIPO DE MUESTRA: FECHA: 20/09/2012
TABLA RESU MEN
STP - TENSIÓN MÁXIMA DEL SUELO - MÉTODO DE LA CUCHARA NORMAL. Equipo: Cuchara Golpes: 4 6 8 Número de golpes: N = 14 Valor de Sobrecarga Admisible: σ [Kg/cm2] =
1.8
Factor de Seguridad: Fs = 2 Carga Admisible: σ Adm [Kg/cm2] = 0.9
TENSIÓN MÁXIMA DEL SUELO - MÉTODO DE LA CUCHARA NORMAL. Equipo: Punta. Golpes: 2 4 7 Material
Valores Pivote yi:
Cantidad de Material mi:
yi * mi
Grava Arena Finos
5,83 4,35 2,80
0,40 0,36 0,24
2,33 1,57 0,67
∑=
4,57
Número de golpes: N = 13 Valor de carga probable admisible: σ prob [Kg/m2] = 4,57 Factor de Seguridad: Fs = 2 Valor de Sobrecarga Admisible:σ [Kg/m2] = 1.7 Carga Admisible: σ Adm [Kg/cm2] =
0,85 15
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5. CONCLUSIONES
El objetivo principal de este ensayo fue la determinación de la capacidad portante del suelo además de su clasificación, logramos obtener el número de golpes tanto con cuchara y punta penetrando el suelo. Utilizamos ambos para realizar el cálculo de la resistencia portante del suelo, obteniendo un valor de 1,8 [kg/cm2] con la cuchara y 1,7 [kg/cm2] con la punta. Con la granulometría y clasificación correspondiente determinamos que nuestra muestra de suelo es de tipo: MS ARENA LIMOSA - LIMOARENOSA CON FINOS POCO PLASTICOS Con el número de golpes obtenidos, se llega a concluir que el suelo es suelto por la facilidad con que se lo penetro, ya que los 15 primeros centímetros entro con solo 4 golpes, los dos últimos 15 centímetros con mas golpes respectivamente, para llegar a los 45 cm. de profundidad. Esto nos indica que la compactación hasta los 45 cm. es la misma que en los primeros centímetros, mostrando claramente en los anexos un suelo no muy grueso, por lo contario un poco fino.
7. BIBLIOGRAFIA
Guía de ensayos - Mecánica de Suelos I Sin Editorial Ingeniería de Suelos Editorial el Ateneo Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones Editorial LimusaWiley
Ing. Hernán Flores Karl Terzagui
George Sowers
Enciclopedia de Consulta Encarta 2008
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