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• Josue Aucachi Fernandez

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ENSAYO LABORATORIO DE SUELOS II CONO DINAMICO TIPO HOLANDES

1.-INTRODUCCION:

Es un equipo de exploracion de terreno mediante la penetracion por impacto de un martillo al caer de una sarta extensible de barras de perforacion conectada a una punta de acero. Este equipo tiene preferencia de uso ,cuando se encuentran suelos finos es decir limos y arcillas , no se los recomiendan para suelos granulares. Este Cono Dinamico Holandes , es muy parecido al Penetrometro Dinamico del Cono (DCP) que es utilizado para las evaluaciones en los caminos y carreteras ya construidas. 2.-OBJETIVOS 2.1.-OBJETIVO GENERAL

Obtener una resistencia admisible que tiene el suelo cuando es afectado por esfuerzos externos, como ser la penetración y la compresión simple a través de equipos de muestreo y penetración específicos proporcionados por el laboratorio de suelos. 2.2.-OBJETIVOS SECUNDARIOS    

 

Verificar que el estrato de suelo cumpla con las caracteristicas de suelos finos que tiene el terreno o lugar. Clasficar el tipo de suelo estudiado por medio de evaluacion de ensayos anteriores a la presente practica. Aplicar los conocimientos adquiridos en las practicas que se llevo acabo en el laboratorio de suelos I tales como limite liquido y limite plastico. Aprender a utilizar el equipo necesario para la realizacion de la practica y dar una base para posteriores practicas similares tales como el ensayo de (SPT) a ser realizadas en el presente laboratorios . Corroborar resultados con los dados en diferentes bibliografias para discutir si estos son los adecuados o correctos. Entender la importancia de la obtencion de la resistencia de suelo en esta practica para el estudio de suelos finos tales como el que se encuentra en el campus universitario.

3.-FUNDAMENTO TEORICO La gran mayoría de las obras civiles, tales como la construcción de un edificio, la construcción de una carretera, las obras hidráulicas, construcción de represas, diques y muchos otros se hallan íntimamente relacionadas con el suelo, ya que sobre el mismo se fundan todas estas obras, surge entonces a consecuencia de lo anteriormente expuesto la duda de la cantidad de carga que puede soportar el suelo sobre el cual se realizará la obra, ya que de no conocer este dato se podría cometer la imprudencia de sobrecargar el suelo produciendo fallas en el mismo y convertirnos, consecuentemente, como ingenieros, en directos responsables de grandes fallas y hasta catástrofes estructurales.

Es a partir de lo expuesto que debemos dar mucha importancia al conocimiento de cual es la capacidad de carga que resistirá el suelo antes de una posible falla, para poder tomar los recaudos necesarios. Las pruebas de campo adquieren una gran importancia en los suelos muy susceptibles a la perturbación y cuando las condiciones del terreno varían en sentido horizontal y vertical. El método de prueba in situ más ampliamente utilizado es el de penetración. Los penetró metros utilizados para el estudio del terreno se hincan o se hacen penetrar a presión en el terreno, midiendo la resistencia a la penetración. Las pruebas más ampliamente utilizadas son las del Cono Holandés que consiste en la introducción mediante presión hidráulica, de un cono de dimensiones normalizadas dispuesto de tal forma que pueda registrar alternativamente la resistencia por punta y la resistencia por fricción. También esta el de la “penetración estándar” (o normal) que consiste en la hinca del toma muestras, dejando caer una maza de 140 libras (63.5 Kg.) desde una altura de 30 pulgadas (76 cm.). La resistencia a la penetración se expresa por el número de golpes necesarios para hincar el toma muestras a una profundidad de 1 pie (30 cm). El ensayo del Cono holandés se basa en la determinación de la capacidad portante de un suelo. Es un instrumento terminado en forma de punta como la de un alfiler consta de un martillo con el cual de una altura de 65 cm se deja caer para que impacte al sujetador metálico y así el instrumento pueda penetrar hasta la profundidad de 30 cm a para ello en la prueba se registra el

numero de golpes que son necesarios para introducir el instrumento hasta dicha profundidad; para luego con una formula generada se pueda encontrar la resistencia del suelo. La prueba de penetración de cono (CPT), conocida originalmente como la prueba de penetración con cono holandés, es un método versátil de sondeo usado para determinar los materiales en un perfil de suelo y estimar sus propiedades ingenieriles. También es llamada prueba de penetración estática y no son necesarios los barrenos para llevarla a cabo. En la versión original, un cono a 60° con área en su base de 10 cm2 era empujado en el terreno a una tasa constante de aproximadamente 20 mm/s y se medía la resistencia a la penetración (llamada la resistencia de punta).

FIGURA 2.27 Perfiles OCR medidos en seis sitios en pruebas con odómetro (puntos individuales) y perfiles estimados de datos de prueba con veleta en campo (líneas punteadas) (según Mayne y Mitchell, 1988)

Los actuales penetrómetros de cono miden (a) la resistencia de cono (qj a la pen& tración desarrollada por el cono, que es igual a la fuerza vertical aplicada al cono dividida entre su área horizontal proyectada y (b) la resistencia por fricción (t), que es la resistencia medida por un manguito situado arriba del cono con el suelo local rodeándolo. La resistencia por fricción es igual a la fuerza vertical aplicada al manguito dividida entre su área superficial, en realidad la suma de la fricción y la adhesión.

Generalmente, dos tipos de penetrómetros se usan para medir qc, y fc: a. Penetrómetro de cono de fricción mecánica (figura 2.28). En este caso, la punta del instrumento está conectada a un conjunto de barras internas. La punta es primero empujada aproximadamente 40 mm, dando la resistencia de cono. Con un empuje adicional, la punta acciona la fricción del manguito. Conforme la barra interior avanza, la fuerza en la barra es igual a la suma de la fuerza vertical sobre el cono y el manguito. Restando la fuerza sobre el cono se obtiene la resistencia latera].

b. Penetrómetro de cono de fricción eléctrico (figura 2.29). En este instrumento la punta está unida a un grupo de barras de acero. La punta se empuja en el terreno a razón de 20 mm/s. Los alambres de los transductores se pasan por el centro de las varillas y dan en forma continua las resistencias de cono y lateral.

FiGURA 2.28 Penetrómetro de cono de fricción mecánico (según la ASTM, 1992)

La figura 2.30 muestra los resultados de pruebas de penetrómetros en un perfil de suelo con medición de la fricción por medio de un penetrómetro de cono de fricción mecánico y otro eléctrico.

Varias correlaciones útiles para estimar las propiedades de suelos encontradas durante un programa de exploración han sido desarrolladas para la resistencia de punta (qe) y la razón de fricción (Fr) obtenidas en las pruebas de penetración de cono. La razón de fricción, Fr, se define como

FIGURA 2.29 Penetrómetro de cibi de fricción eléctrico.

FIGURA 2.30 Pruebas con Penetrómetro con mediciones de la fricción.

FIGURA 2.32 Variación de qc, σ’v y Cr para arena de cuarzo normalmente consolidada

FIGURA 2.33 Variación de qc, σ’v y Ø para arena de cuarzo normalmente consolidada

FIGURA 2.34 correlacion entre qcr Fn y el tipo de suelo según Robertson y Campanella.

FIGURA 2.35 Rango general de la variación de qc/NF para varios tipos de suelo. Fuente: Mecanica de suelos tomo ll- Juarez Badillo

PENETRÓMETRO DINÁMICO PESADO (DPH).

Dicho penetrómetro esta especialmente indicado para suelos granulares.

Su empleo permite determinar la resistencia a la penetración dinámica de un terreno, evaluar la compacidad de un suelo granular. Cuando el suelo contenga partículas de un tamaño superior a 6 mm que pueden obstaculizar la penetración del cono en el terreno, el resultado de la prueba puede no ser representativa. También investigar la homogeneidad o anomalías de una capa de suelo y comprobar la situación con detenimiento de una capa cuya existencia se conoce.

Descripción. El cono de penetración tiene un ángulo de 90 º, este puede ser tanto recuperable como perdido se encuentra unido al varillaje solidariamente sobre el que esta la cabeza de impacto que es la que recibe el golpe de una maza de 50 Kg aproximadamente. Tipos de puntas: recuperable y perdida del dinámico.

Al estar descrito por las normas tiene unas dimensiones ya estipuladas para este tipo de penetrómetros, son las siguientes:

CONO

VARILLAJE

Área nominal: 15 cm2

Diámetro d 33mm + 2 mm

Diámetro D: 43,7 mm + 0,3 Longitud parte cónica L1 21,9mm +0,1 mm

Masa (máxima) 6 Kg / m

Longitud parte cilindrica L2 43,7 mm +1mm Longitud parte Troncocónica L3