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CURSO/TALLER HOMOLOGACION DE CRITERIOS PRESIOMETRO DE MENARD

OBJETIVO DEL CURSO

El participante será capaz de conocer las directrices generales que rigen el Ensayo de Presiómetro de Menard (PMT), tanto en campo como en gabinete, para supervisar la correcta ejecución del ensayo e interpretar adecuadamente la información arrojada por el mismo, con el fin de obtener parámetros mecánicos mas confiables, para ser utilizados en el diseño de cimentaciones.

Ing. Marielos Aguilar Lopez

Arq. Irelda Lopez Padilla

Gerente General de Aseguramiento de la Calidad

Sub-Dirección Técnica LAMSYCO LABORATORIOS

LAMSYCO LABORATORIOS

Arq. Sonia Chávez Peñuñuri

Ing. Areli Hernandez Vázquez

Aux. Coordinador Técnico de Geotecnia

Coordinador Técnico de Geotecnia

LAMSYCO LABORATORIOS

LAMSYCO LABORATORIOS

Para lograr el objetivo anterior, el curso/taller se ha integrado de la siguiente forma:

DIA 1 TEMA 1

TEMA 2

TEMA 3

TEMA 4

MODULO I (TEORICO)

(JULIO 20) IMPORTANCIA DE LA ACREDITACION DE METODO • Normativa aplicable • Especificaciones CFE que vuelven obligatorio su uso

INTRODUCCIÓN AL PRESIOMETRO DE MENARD • Que es? para que se utiliza? • Historia • Importancia del uso actual EJECUCION DEL ENSAYO • Principales componentes del equipo • Preparación, montaje y calibración del Presiómetro • Perforación de barreno necesario para la prueba • Ejecución del ensayo en base a ASTM-D-4719 • Registro de prueba PROCESAMIENTO DE DATOS EN CAMPO, CALCULO E INTERPRETACION

DIA 1 PRACTICA 1

DIA 2

MODULO II (PRACTICO) (JULIO 20) • • • •

MODULO III (GABINETE) (JULIO 21) •

TEMA 4

Traslado a campo para práctica en Grupo Ejecución del ensayo en sitio Retorno a las instalaciones del laboratorio Convivio entre participantes

• •

Práctica sobre procesamiento de la información, calculo e interpretación de resultados Informe de resultados al cliente Entrega de Reconocimientos

REGLAS DEL JUEGO

1. Participación 2. Atención y Respeto a los Compañeros

ANTES DE COMENZAR…

QUIZ SOBRE CONOCIMIENTOS BASICOS…

TEMA 1

IMPORTANCIA DE LA ACREDITACION DEL METODO

CALIDAD

“Grado en el que un conjunto de características inherentes cumples con los requisitos”

LABORATORIO DE ENSAYOS (PRUEBAS) • Los laboratorios de pruebas (ensayos), son aquellas instalaciones fijas o móviles que cuentan con la capacidad técnica, material y humana para efectuar las mediciones, análisis o determinar las características de materiales, productos o equipos de acuerdo a especificaciones establecidas. • Los laboratorios de prueba (ensayos) coadyuvan en la evaluación de la conformidad a través del desarrollo de métodos de prueba (ensayos).

LABORATORIOS CONFIABLES

Los laboratorios que realizan ensayos en base a la buena práctica profesional, métodos de prueba vigentes realizados en instalaciones adecuadas, personal capacitado, equipos en buen estado, verificados y calibrados.

LABORATORIO DE ENSAYOS ACREDITADO Laboratorios de ensayo avalados por una entidad acreditadora que demuestran su competencia técnica, asegurando la calidad de los informes de resultados que emiten a través la comprobación del cumplimiento con los requisitos sobre estructura y organización, ética e imparcialidad, sistema de gestión de la calidad, personal, equipo, procedimientos técnicos, validación de métodos, calibración, trazabilidad, etc., establecidos en la norma:

NMX-EC-17025-IMNC-2006/ISO 17025:2005

Las entidades de acreditación, como ema , son los órganos que garantizan que los Organismos de Evaluación de la Conformidad son confiables y técnicamente competentes.

ACREDITACION El acto por el cual una entidad de acreditación reconoce la competencia técnica y confiabilidad de los organismos de certificación, de los laboratorios de prueba, de los laboratorios de calibración y de las unidades de verificación para la evaluación de la conformidad.

CERTIFICACION Procedimiento por el cual se asegura que un producto, proceso, sistema o servicio se ajusta a las normas o lineamientos o recomendaciones de organismos dedicados a la normalización nacionales o internacionales

ACREDITACION: SINONIMO DE CONFIANZA

IMPORTANCIA DE CONTAR CON ACREDITACION EN EL METODO ASTM-D-4719

 Estudios geotécnicos confiables.

 Personal capacitado (competencia técnica)  Sustitución del ensayo mecánico de laboratorio

Mayor precisión en la entrega del resultado.

ESPECIFICACIONES QUE VUELVEN OBLIGATORIA LA ACREDITACION Abril 2012 --- > Especificación CFE-C-0000-43 Estudios Geotécnicos para Estructuras de Líneas de Transmisión. 5.2.1.3. Torres autosoportadas y con retenidas En el caso de que no se realicen pruebas de laboratorio con muestras inalteradas, el contratista, puede realizar pruebas de campo a no menos de 12 m de profundidad en los puntos de inflexión y a 2,5 km de separación entre sondeos en tangentes de la línea de transmisión, para determinar las propiedades mecánicas de los suelos tanto de resistencia como de deformabilidad, utilizando veleta, dilatómetro, presiómetro, piezocono eléctrico y prueba de placa horizontal y vertical.

ESPECIFICACIONES QUE VUELVEN OBLIGATORIA LA ACREDITACION Noviembre 2014 ---> Estudios Geotécnicos para ingeniería de Detalle en Subestaciones Eléctricas Tabla 2. Se presenta un resumen de las pruebas in situ que se llevan a cabo en un programa de exploración. TIPO DE SUELO TIPO DE PRUEBA

APLICABLE

NO APLICABLE

Prueba de presiómetro (PMT), conforme a la norma ISO 22476-4

Estratos de roca, arena densa y/o grava

Arcillas limosas sueltas blandas sensitivas y arenas

Reconocimiento de competencia técnica

Instalaciones

Sistemas de Calidad Personal Calibración de Instrumentos de Medición Procedimientos Técnicos

Credibilidad

Ética Imparcialidad

Comportamiento

TRAZABILIDAD DE LA MEDICION POLÍTICA DE TRAZABILIDAD Los organismos de evaluación de la conformidad (OEC) deben asegurar que sus mediciones cumplen con los requisitos establecidos en este documento para demostrar la trazabilidad de sus mediciones a los patrones autorizados por la SE.

TRAZABILIDAD. Propiedad de un resultado de medida por la cual el resultado puede relacionarse con una referencia mediante una cadena ininterrumpida y documentada de calibraciones, cada una de las cuales contribuye a la incertidumbre de medida.

CALIBRACION Conjunto de operaciones que establecen, bajo condiciones específicas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento o sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada y los valores correspondientes de la magnitud, realizados por los patrones. NMX-Z-055-IMNC-2009 Es la acción de comparar lo que indica un instrumento y lo que debería indicar de acuerdo a un patrón de referencia con valor o dimensión conocida. CENAM.

CALIBRACION

MANOMETROS Y BURETAS

INFORMES DE CALIBRACION

BENEFICIOS ESTUDIOS CONFIABLES •Contar con un sistema permite gestionar, con calidad, el desarrollo de las actividades del laboratorio. • Realizar el trabajo de forma organizada para hacerlo bien a la primera. • Resultados confiables. •Competencia Técnica. •Emisión de recomendaciones confiables y oportunas.

Trabajadores: Cuentan con las instalaciones adecuadas y capacitación continua.

BENEFICIOS PARA:

CLIENTES: Tienen la certeza y la confiabilidad de los resultados proporcionados .

LA PREGUNTA ES ENTONCES. ¿QUE?

QUEREMOS

CONTRATAMOS

MU C H A S GR A C IA S [email protected]

TEMA 2

INTRODUCCION AL PRESIOMETRO DE MENARD   

Que es y para que se utiliza Historia Importancia del uso actual

¿QUE ES Y PARA QUE SE UTILIZA?

El ensayo Presiómetrico Menard es un ensayo esfuerzodeformación que permite obtener las características geotécnicas del suelo referidas a su deformabilidad y resistencia (módulo presiométrico, presión de fluencia y presión límite).

Y por lo tanto, podemos calcular la carga admisible a partir de la presión límite o (presión a la cual el terreno rompe cuando se somete a una presión radial en horizontal) y el asiento a partir del módulo presiométrico. Además nos permite conocer la presión a la cual un suelo pasa de tener un comportamiento elástico a plástico, mediante la presión de fluencia.

¿QUE ES Y PARA QUE SE UTILIZA?

•

Sonda cilíndrica expandible (con agua y gas) que se introduce en una perforación previa.

1. Aplica a campo radial de presiones con ayuda de un gas comprimido. 2. Tablero de control en la superficie para medir deformaciones volumétricas en sentido horizontal a las presiones aplicadas.

HISTORIA La idea de aprovechar una perforación para estudiar en situ el comportamiento mecánico del suelo ya es relativamente antigua. o Koegler, 1930, Dispositivo de carga lateral en una perforación

•

Dos medios cascos cilíndricos que, al separarse, transmitían un esfuerzo a las paredes. El desplazamiento de esos cascos correspondía a la deformación del suelo, y se podría así trazar un diagrama esfuerzo- deformación.

o Menard, 1952, trabajo de fin de estudios consistente en un dispositivo de sonda expandible radial conocido como presiómetro. •

En 1954, cuando tiene apenas 23 años, registra la patente de su invento.

•

En 1955, A su salida de la escuela, se va realizar una práctica de un año a la Universidad de Illinois, en los Estados Unidos, durante la cual mejora su presiómetro y vuelve a Francia con un aparato funcional y miniaturizado en comparación con el prototipo del principio.

HISTORIA •

Mientras cumple con sus obligaciones militares, en 1957, Louis Ménard desarrolla en paralelo la comercialización de su invento creando la empresa: “los presiómetros Menard”.

•

El éxito le acompaña y Louis Ménard cuenta rápidamente con 4 licencias que le permiten la explotación de sus aparatos. Convence igualmente al Laboratorio Central de Caminos (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées) de usar su material en su red.

•

En 1959, aporta modificaciones a su presiómetro y registra una segunda patente. Al año siguiente, el presiómetro se exporta a Bélgica, Alemania, Suecia, Canadá e incluso Brasil en 1962 y Japón en 1963.

•

Pocas modificaciones tendientes al perfeccionamiento del aparato, siguieron con el transcurso de los años hasta la fecha actual, durante la ejecución de proyectos varios de ingeniería en el mundo entero, especialmente proyectos de compactación dinámica .

IMPORTANCIA DEL USO ACTUAL

El ensayo presiómetrico permite la determinación in situ de las características geotécnicas del terreno (presión límite, módulo presiométrico y presión de fluencia).

Sus resultados pueden utilizarse directamente para el diseño de cimentaciones, siendo especialmente útil en los casos de cimentaciones profundas mediante pilotes. El ensayo está especialmente indicado en el diseño de estructuras de contención lateral, permitiendo la estimación del coeficiente de balasto horizontal y optimizando, en general, los resultados obtenidos por medio de otros ensayos.

EXISTEN 4 TIPOS DE PRESIOMETROS a)

Presiómetro con perforación previa (tipo menard): El ensaye se realiza en un barreno previamente realizado con diferentes técnicas. En suelos blandos suelen realizarse el ensaye después de extraer un tubo shelby. Es el mas confiable.

b)

Presiómetro autoperforante (SBPM): La perforación hasta la profundidad de la prueba se instala usando la misma sonda, que cuenta con dientes cortadores en su extremo inferior, o bien con chiflon de agua. Mejor técnica para medir ko.

c)

Presiómetro Hincado: Con una punta en su extremo inferior; la instalación para realizar el ensaye es mas rápida que las dos anteriores, sin embargo, no es posible medir ko de manera confiable.

d)

Presiómetro de Desplazamiento total: Similar al anterior pero con la punta instrumentada para registrar resistencia de punta o presión de poro (piezocono).

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TEMA 3 EJECUCION DEL ENSAYO     

Principales componentes del equipo Preparación, montaje y calibración del Presiómetro Perforación del barreno necesario para la prueba Ejecución del ensayo en base a la norma ASTM-D-4719-07 Registro de la prueba

PRINCIPALES COMPONENTES DEL EQUIPO Conformación Básica del equipo: Panel de control o Tablero de monitoreo

Probeta o Sonda presiometrica

Tanque de gas comprimido

Tubo coaxial

PRINCIPALES COMPONENTES DEL EQUIPO • Cilindro metálico hueco • Membrana caucho • Protección tiras de metal Cilindro de acero con orings de cierre

Probeta o Sonda presiométrica

Membrana de caucho Anillos de bronce

PRINCIPALES COMPONENTES DEL EQUIPO Panel de control

Rangos de presión: 0-2500 Kpa= suelos suaves y medios 0-10000 Kpa= suelos densos y rocas

•

Caja con panel frontal

•

Fácil transportar

•

Montada en patas

•

Conectado

Tanque de gas comprimido

•

Reguladores

Sonda presiométrica

•

Manómetros

•

Calibradores de presión y volumen

•

valvulas

PRINCIPALES COMPONENTES DEL EQUIPO

Tubo coaxial Tubo con 2 conductos (agua y gas) conectados al panel de control para posteriormente transferirlos a la sonda presiométrica.

Tanque de Gas Contenedor de gas nitrógeno o aire comprimido. ( fuente energía simple, barata y transportable)

PREPARACIÓN, MONTAJE Y CALIBRACIÓN DEL PRESIÓMETRO Preparación y montaje: • Drenado del equipo: - Se da presión al deposito de agua y se abre la válvula de purga.

• Calibración del equipo: - no metrológica…..OPERACION POR AJUSTE Y CORRECCION - Caucho o poliuretano (elasticidad y resistencia) - Deformación bajo carga. -  corregir lecturas de campo. - Objetivo: correcciones perdida presión y volumen. - Procedimiento de calibrado es similar al del ensayo.

PREPARACIÓN, MONTAJE Y CALIBRACIÓN DEL PRESIÓMETRO • Al inicio de los trabajos • @ 5-6 ensayos realizados • Duración aproximada 25 ensayos.

Calibración por perdida de volumen 2 Tipos

Calibración por inercia o perdida de presión

PREPARACIÓN, MONTAJE Y CALIBRACIÓN DEL PRESIÓMETRO Calibración por perdida de volumen: • • • • • • •

Fenómeno estiramiento Aire libre Diferencial 1,00 m Se efectúa purga equipo Conectas Inicia toma de lectura 0,25 – 1,5 bar @ 1,00 min. Solución técnica actual

Calibración por perdida de presión o inercia: • • •

Fenómeno de compresión Tubo de acero indeformable Inicia toma de lectura 0,25 – 1,5 bar 1,5 – 20-25 bar

Principales condiciones: •

• • • •

La perforación es una parte importante para la obtención de un ensayo presiométrico aceptable. Máquina rotaría  82 mm (4mm) Condición barreno Garantizar estabilidad.

4 mm

PERFORACION DEL BARRENO NECESARIO PARA LA PRUEBA

PERFORACION DEL BARRENO NECESARIO PARA LA PRUEBA La calidad del barreno puede ser evaluada por la magnitud de dispersión de los puntos de prueba y la forma de la curva obtenida del ensayo.

Forma típica de la curva barreno aceptable.

Forma típica de la curva cuando la perforación es demasiado pequeña.

Forma típica de la curva cuando la perforación es demasiado grande.

PERFORACION DEL BARRENO NECESARIO PARA LA PRUEBA

EJECUCION DEL ENSAYO EN BASE A LA NORMA ASTM-D-4719-07 Nitrógeno



PERFORACION



CALIBRACION



AJUSTE DE LA PRESION DIFERENCIAL

El procedimiento inicia estableciendo el diferencial de presiones contra el volumen dependiendo de la profundidad de prueba.

Agua

EJECUCION DEL ENSAYO EN BASE A LA NORMA ASTM-D-4719-07  COLOCACION DE LA SONDA Y ENSAYO. Una vez que la sonda presiométrica es introducida y posicionada a la profundidad a la que se desea realizar el ensayo, se procede a dar presión hasta que la sonda hace contacto con el suelo y eventualmente lo desplaza horizontalmente. Se aplican incrementos iguales de presión (0,25 Bar) a la sonda y se mantiene constante el nivel de esfuerzo durante un intervalo de tiempo de 60 s, tomando lecturas de presión y volumen a 15, 30 y 60 segundos, antes de incrementar la presión nuevamente. El ensayo se detiene cuando el volumen de la Bureta central es próximo a 700 cm3 .

REGISTRO DE LA PRUEBA

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TEMA 4

PROCESAMIENTO DE DATOS EN CAMPO, CALCULO E INTERPRETACION

CALCULO E INTERPRETACION Calibración de la sonda para corrección de curva de volumen-presión Inicialmente se realiza la corrección de la presión y el volumen de la prueba debido a las calibraciones previas, la presión de la sonda se calcula con: P = Pr + Pd - Pc Donde: P es la presión ejercida por la sonda contra el suelo Pr es la lectura de presión tomada en la unidad de control Pd es la presión hidrostática entre la unidad de control y la profundidad de la prueba Pc es la corrección de presión determinada con la calibración previa Por su parte, el volumen corregido de la sonda es:

V = VR – Vc Donde: V es el volumen corregido en la sonda VR es la lectura de volumen tomada de la unidad de control Vc es la corrección de volumen determinada con la calibración previa.

CALCULO E INTERPRETACION Los valores corregidos de presión y volumen, se grafican en ejes coordenados, tal como se muestra en la siguiente figura. La curva corregida de prueba es la que se emplea en la determinación de los parámetros de resistencia y deformabilidad.

Presiometro de Menard

Figura B.2.3.1.6-5 Ejemplo de curva de prueba corregida

CALCULO E INTERPRETACION Determinación del modulo de Menard Em De la grafica Presión-Volumen, se obtiene el modulo presiometrico Em para la rama elástica, así mismo que para la rama de descarga en cada ciclo, mediante la siguiente ecuación (Wroth, 1979).

Em= 2 (1+) 𝑽𝒐 + (

𝑽𝑩−𝑽𝑨 𝒅𝒑 ) 𝟐 𝒅𝒗

Donde: Em es el módulo de Menard  es el módulo de Poisson, 0.333 Vo es el volumen de agua en la sonda durante la calibración dentro del tubo de acero (V o=Vs) VB es el volumen de agua en el punto B de análisis e el rango elástico VA es el volumen de agua en el punto A de análisis e el rango elástico dp es la diferencia de presion en la sonda, en el intervalo de análisis dV es la diferencia de volumen en la sonda, en el intervalo de análisis

CALCULO E INTERPRETACION Determinación del modulo de corte G La expansión de una cavidad es un proceso incremental de esfuerzo cortante y no de compresión, por lo que es práctica común determinar el módulo de rigidez al corte G además del módulo presiométrico Em definido anteriormente, el Modulo de corte G, que esta definido con la siguiente ecuación:

𝒅𝒑 G= Vo 𝒅𝒗

Donde: G es el modulo de corte Vo es el volumen de agua en la sonda durante la calibración dentro del tubo de acero (Vo=Vs) dp es la diferencia de presión en la sonda, en el intervalo de análisis dV es la diferencia de volumen en la sonda, en el intervalo de análisis

CALCULO E INTERPRETACION

CALCULO E INTERPRETACION La determinación de los módulos de Menard Em y Modulo de corte G, se realiza en los ciclos de carga y descarga, donde a partir de G es posible determinar el modulo de deformación elástico de Young E por medio de la relación:

E= 2G (1+) Donde: E es el modulo de deformación elástico de Young G es el modulo de corte  es el modulo de Poisson, 0.333

CALCULO E INTERPRETACION Determinación del esfuerzo cortante Su La determinación del esfuerzo cortante Su se obtiene al graficar el logaritmo natural de las diferencias de volumen entre el volumen en cada incremento acumulado (Eje X), contra el logaritmo natural de la presión en la sonda (Eje-Y). De donde a partir de la relación que se muestra en la gráfica de la siguiente figura, se obtiene el esfuerzo cortante.

CALCULO E INTERPRETACION

Determinación del ángulo de fricción interna ɸ El ángulo de fricción interna se obtiene a partir del criterio de fallo de Mohr-Coulomb mismo que se representa por la envolvente lineal de los círculos de Mohr que se producen en la rotura. La relación de esa envolvente se expresa como:

Su= σv´tan ɸ

RESULTADOS

CALCULO E INTERPRETACION Con respecto a las realizadas en sitio con Presiómetro de Menard, en base a la norma ASTM D4719-07 “Standard test methods for prebored pressuremeter testing in soils”, con el objeto de determinar los parámetros de deformabilidad (Em, E, G y PL) se tienen a continuación los siguientes resultados: Resumen de resultados de Pruebas de Presiómetro de Menard Sondeo SC - 01

Ensayo No.

Profundidad de ensayo (m)

Em (t/m2)

G (t/m2)

E (t/m2)

PL (t/m2)

Em/ PL

1

1

1461,2

453,1

1208,0

325,5

4,5

Parámetros de deformabilidad

En donde: E es el modulo de deformación elástico de young G es el modulo de corte Em es el modulo de Menard PL Presión Limite Su es el esfuerzo cortante ɸ es el ángulo de fricción interna.

(t/m2)

f (°)

8,5

-

Su

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