ensayo de corte con veleta

29 de agosto de 2015 Página 1

ENSAYO DE CORTE CON VELETA

INGENIERIA DE FUNDACIONES

ESPECIALIZACION EN INGENIERIA SISMO RESISTENTE

MANUEL BUILES BRAND

Ensayo de corte con veleta

DANIEL ROLDÁN PÉREZ

FREDY ALONSO CADAVID MORA

GABRIEL OCHOA GRANADOS

MEDELLIN, ANTIOQUIA

COLOMBIA

29 DE AGOSTO DE 2015


1. INTRODUCCION. El ensayo de veleta “vane test” tiene como fin determinar la resistencia insitu al corte no drenado de suelos arcillosos, en particular de arcillas blandas, El ensayo normalizado (ASTM D2573) consiste en introducir en el extremo de una varilla un sistema de aspas de dimensiones establecidas, dicho aparato se introduce en el estrato de suelo a analizar, se gira y se registra el momento torsor de rotura al cual el suelo falla. La veleta utilizada puede ser rectangular o trapezoidal cuya diferencia a la luz del cálculo son los coeficientes utilizados para hallar la resistencia al corte requerida. Cabe aclarar que la resistencia al corte no es el único parámetro que se puede obtener de este ensayo de campo, dado que la resistencia al corte se correlaciona con el esfuerzo de preconsolidacion y la tasa de sobre consolidación del suelo como se explicara a continuación.

2. EQUIPO

a. Veleta Como se expuso anteriormente este ensayo esta normalizado por la noma ASTM D2573 en donde se definen las dimensiones típicas de las veletas usadas en campo, cada una tendrá cuatro hojas perpendiculares entre sí y su altura será el doble del diámetro. A continuación se muestra gráficamente las dimensiones establecidas.


b. Varillas de extensión.

La veleta deberá operarse desde la superficie conectándola con varillas de torsión, de acero. Estas varillas deberán ser de un diámetro tal, que no sea excedido su límite elástico cuando la veleta sea sometida a su capacidad plena y deberán acoplarse muy bien, para evitar cualquier posibilidad de que se desajuste el acople cuando se aplique la rotación al ejecutar el ensayo. Si se emplea revestimiento para la veleta, las varillas de torsión deberán equiparse con cojinetes bien lubricados en los sitios donde ellas pasen a través del mismo. Estos cojinetes deberán estar previstos de sellos que eviten la entrada de suelo en ellos. Las varillas de giro deberán guiarse de tal manera, que se evite el desarrollo de fricción entre ellas y las paredes del revestimiento o de la perforación. La fuerza de giro deberá aplicarse a las varillas quienes la trasmiten a la veleta. La precisión de la lectura del giro deberá ser tal, que no produzca una variación mayor de ± 1.2 kPa (25 lb/pie2) en la resistencia al corte. Es preferible aplicar la torsión a la veleta mediante un engranaje de transmisión. En ausencia de este, puede aplicarse directamente el giro mediante una llave de torsión o algo equivalente, con su correspondiente dispositivo de medición.


3. PROCEDIMIENTO Inicial mente se procede a hacer una perforación con un barreno a una profundidad tal que se tenga contacto con el estrato de suelo a analizar, hecho esto se introduce la veleta desde la superficie del agujero y hasta el fondo del mismo, posteriormente y mediante un simple empuje se introduce la veleta hasta la profundidad a la cual se va a efectuar el ensayo, cuidando que no se aplique torsión durante dicho empuje. Cuando se emplee revestimiento para la veleta, se deberá avanzar con ella hasta una profundidad no menor de cinco veces el diámetro del revestimiento por encima de la profundidad deseada para la punta de la veleta. Cuando no se utilice revestimiento, se deberá suspender la perforación a una profundidad tal que el extremo de la veleta pueda penetrar dentro del suelo inalterado, una profundidad de por lo menos cinco veces el diámetro de la perforación. En este punto se deberá aplicar el giro que no exceda una velocidad de 0.1°/seg. Para materiales duros se debe modificar la velocidad del giro (reducirla) dado a que el suelo al ser más rígido (duro) tiende a ser mucho más frágil, generando que no se pueda desarrollar apreciable mente las propiedades de esfuerzo vs deformación. Cabe aclarar que la veleta se debe mantener a una altura fija durante la aplicación de la carga de rotación, registrando el momento máximo obtenido durante la aplicación de la torsión. NOTA: es aconsejable registrar los momentos intermedios obtenidos del ensayo cada 15 segundos o menos.


Después de determinado el momento máximo se rota rápidamente la veleta un mínimo de 5 a 10 revoluciones para así determinar la resistencia remodelada. A continuación se presentan dos casos en los cuales se debe efectuar correcciones a los resultados obtenidos por efectos de fricción

• Si existe fricción entre la varilla de giro y el suelo se debe determinar la fuerza de fricción existente sin instalar la veleta, con el fin de hacer una corrección y disminuir posible ruidos en los resultados.

• Cuando la varilla de giro se encuentre completamente aislada del suelo se debe determinar la magnitud de la fricción de los cojinetes o guías realizando ensayos de fricción con una varilla lisa

Dichas correcciones se deben hacer por cada ensayo a ejecutar, cabe aclarar que en dispositivos de veletas que funcionen adecuadamente las fricciones deben ser despreciables

4. CONDICIONES PARA SU APLICACIÓN. Este ensayo se debe realizar únicamente en suelos cohesivos, inalterados o remoldeados, no se permite realizar este ensayo en suelos que permitan el drenaje, que presenten dilatación en el momento del ensayo y en suelos que tengan presencia de piedras que puedan influir en los resultados tales como arenas y limos. Se recomienda no hacer ensayos a distancias menores a 0.76 m entre ellos.

5. CALCULOS Como se expuso anteriormente, se aplica un par de torsión en la parte superior de la varilla para hacer girar las paletas a una velocidad de 0.1°/seg. Esa rotación induce la falla en el suelo de forma cilíndrica que rodea las paletas, midiendo el par torsional máximo (T) el cual indujo la falla. Donde:

A continuación se presentan las ecuaciones para el cálculo de la constante K:


Para fines de diseño los valores de resistencia cortante no drenada obtenidos de las pruebas de corte con veleta en campo son muy altos y se recomienda que sean corregidos donde:

El cálculo de alfa ha sido calculado por diferentes autores en donde la decisión de cual usar depende de los criterios del profesional, en la siguiente tabla se resume las correlaciones para el factor de corrección �.


La resistencia cortante hallada por veleta se correlaciona con el esfuerzo de preconsolidacion y la tasa de sobre-consolidación del suelo, según un estudio realizado por Mayne y Mitchell en 198, en el cual se analizó una nube de 343 puntos como se muestra a continuación.


De esta grafica se obtuvieron las siguientes relaciones:

6. COSTOS Y DURACION DEL ENSAYO.

El ensayo de veleta al ser un ensayo sencillo y fácil de ejecutar en campo, no solo por el procedimiento sino también por la facilidad de transporte del equipo necesario al sitio, dicho lo anterior se asume que la duración del ensayo es relativamente corta (se especifica relativa ya que en este tiempo no se tiene en cuenta el tiempo requerido para llegar a la profundidad a la que se considera se debe realizar el ensayo, ya sea mecánica o manualmente), entre 10 y 20 minutos. Dadas las condiciones del ensayo es recomendable hacer pruebas a poca profundidad, dado que para altas profundidades es necesario perforar mecánicamente hasta el lugar donde se desea ejecutar el mismo. Sin tener en cuenta los precios de perforación y transporte del equipo y el personal el ensayo tiene un costo aproximado de 70.000 COP sin incluir el IVA.

ensayo de corte con veleta

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