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CONTENIDO

1 RESTRICCIONES DEL SUELO PARA USAR EQUIPOS DE PENETRACIN DINMICA ...................2

2 PARMETROS GEOTCNICOS QUE SE DETERMINAN MEDIANTE EL USO DE LOS EQUIPOS ...2

2.1 SPT ............................................................................................................................................................2

2.2 PERFORACIN DIAMANTINA ............................................................................................................3

2.3 CONO DINMICO PESADO .................................................................................................................3

2.4 CONO DINMICO LIGERO ..................................................................................................................3

3 CORRELACIONES ENTRE DISTINTOS EQUIPOS ....................................................................................3

3.1 SPT-CONO DINMICO PESADO .........................................................................................................3

3.2 SPT-DPL ...................................................................................................................................................3

4 ILUSTRACIONES FOTOGRFICAS DE LA EXPOSICIN ......................................................................3

5 ANLISIS DE DATOS ...................................................................................................................................5

5.1 EXPLORACION CON DPL ....................................................................................................................5

5.2 EXPLORACIN CON SPT .....................................................................................................................5

6 REALIZAR UNA EXCAVACIN DE 3 METROS .......................................................................................6

6.1 UBICACIN ............................................................................................................................................6

6.2 MUESTREO IN SITU DE LOS ESTRATOS ENCONTRADOS ...........................................................6

6.3 PROFUNDIDAD CONVENIENTE PARA CIMENTAR EDIFICIO DE 3 PISOS MEDIANTE

PRTICOS DE LUZ DE 5 M ........................................................................................................................8

6.4 PANEL FOTOGRAFICO DE LA EXCAVACION .................................................................................8

6.5 REGISTRO ESTRATIGRFICO ..........................................................................................................10

6.6 ESTIME LA CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO ......................................................................10

7 REFERENCIAS .............................................................................................................................................10

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LABORATORIO N1: EXPLORACIONES GEOTCNICAS

De la Torre Tello, Roberto Vladimir 20114042I

Echevarra Gonzales, Carlos Eduardo 20091085I

Escalante Mario, Daniel 20091035A

Fernandez Saudo, Gustavo Ramiro 20114050A

Gaspar Figueroa, Joel Klinton 20112021D

Facultad de Ingeniera Civil Universidad Nacional de Ingeniera

RESUMEN: El presente informe de laboratorio se basa en las pruebas hechas en clase, en la cual se vio el procedimiento de un ensayo SPT y un ensayo DPL. El tipo de suelo sobre el que se hizo el ensayo es arenoso, y aunque el ensayo SPT solo se hizo para el primer metro, el valor de N obtenido nos da cierta informacin sobre el comportamiento del estrato, que tambin se relaciona con el otro ensayo DPL. Aparte, se hizo una exploracin de campo manual para poner en prctica los conocimientos adquiridos y clasificar los estratos de suelos; se presentan los datos hallados y la propuesta para cimentar una edificacin con las dimensiones requeridas.

1 RESTRICCIONES DEL SUELO PARA USAR EQUIPOS DE PENETRACIN DINMICA

El ensayo SPT es por naturaleza simple y puede ser intercalado con facilidad en cualquier sondeo de reconocimiento. Puede ejecutarse en casi cualquier tipo de suelo, incluso en rocas blandas o meteorizadas. Los resultados de la prueba, difundida ampliamente en todo el mundo, se correlacionan empricamente con las propiedades especficas in situ del terreno. Existe una abundante bibliografa a este respecto. La gran mayora de datos y correlaciones corresponden a terrenos arenosos. La presencia de gravas complica la interpretacin, cuando no impide su realizacin.

En resumen, el ensayo resulta apropiado para

terrenos en los que predomina la fraccin arena, con reserva tanto mayor cuanto mayor es la proporcin de la fraccin limo-arcilla o de fraccin grava.

2 PARMETROS GEOTCNICOS QUE SE DETERMINAN MEDIANTE EL USO DE LOS EQUIPOS

La norma E 050 nos muestra los parmetros obtenidos de acuerdo a los diferentes ensayos:

Tabla 2.1 Aplicacin y lmite de los ensayos segn

Norma

2.1 SPT

Permite obtener muestras representativas alteradas que nos ayuden a determinar las caractersticas, espesor y estratificacin de los materiales que se encuentran en el subsuelo, as como tambin permite conocer la resistencia a la penetracin en funcin al nmero de golpes de los diferentes estratos que conforman el subsuelo a diversas profundidades.

Con este ensayo obtenemos el parmetro N:

Numero de golpes por cada 0.30 m de penetracin en el ensayo estndar.

Este ensayo no debe ejecutarse en el fondo de

calicata, debido a la perdida de confinamiento. No se recomienda para suelos aluvionales, aluviales y gravosos. Sobre todo es til para suelos arenosos, limo arenoso, areno limosos, arcillas.

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Este mtodo es utilizado extensamente en una gran variedad de proyectos geotcnicos de exploracin.

2.2 PERFORACIN DIAMANTINA

La perforacin diamantina utiliza un cabezal o broca diamantada, que rota en el extremo de las barras de perforacin (o tubos). El cabezal diamantado gira lentamente con suave presin mientras se lubrica con agua para evitar el sobrecalentamiento. La profundidad de perforacin se estima manteniendo la cuenta del nmero de barras de perforacin que se han insertado en la perforacin.

Este ensayo en especial es aplicado a la

perforacin de macizos rocosos. Es el mtodo ms til para la obtencin de muestras para inspeccin visual de los macizos rocosos, anlisis, interpretacin geolgica, etc.

2.3 CONO DINMICO PESADO El uso de este equipo est especialmente indicado

para suelos granulares. Su empleo permite determinar la resistencia a la penetracin dinmica de un terreno,

evaluar la compacidad de un suelo granular. Cuando el suelo contenga partculas de un tamao superior a 6 mm que pueden obstaculizar la penetracin del cono en el terreno, el resultado de la prueba puede no ser representativo. Tambin permite investigar la homogeneidad o anomalas de una capa de suelo y comprobar la situacin con detenimiento de una capa cuya existencia se conoce.

Representa el rango medio de masa pesada y

masa muy pesada; la profundidad de investigacin generalmente es no mayor que 25 m aproximadamente. Emplea un martillo de 50 kg.

El parmetro obtenido de este ensayo es n:

Numero de golpes por cada 0.10 m de penetracin.

2.4 CONO DINMICO LIGERO Es un ensayo til para determinar la resistencia a

la penetracin dinmica de un suelo, evaluar la compacidad en suelos granulares, investigar la homogeneidad o anomalas de una capa de suelo y comprobar la situacin en profundidad de una capa cuya existencia se conoce. Adems permite una medida continua de la resistencia o deformabilidad del terreno. Este ensayo no reemplaza al SPT y siempre va combinado con calicata.

No se recomienda la realizacin de este ensayo en

suelos gravosos, niveles cementados o pre consolidado, rellenos de bloques y fragmentos gruesos. Es recomendable aplicarlo en suelos arenosos o suelos arcillosos.

Representa el ms bajo rango de masa de

penetrmetro dinmico usado mundialmente; la profundidad de investigacin, para obtener resultados

confiables es de 8 m aproximadamente. Emplea un martillo de 10 kg.

El parmetro obtenido de este ensayo es n:

Numero de golpes por cada 0.10 m de penetracin mediante auscultacin DPL.

3 CORRELACIONES ENTRE DISTINTOS EQUIPOS

3.1 SPT-CONO DINMICO PESADO

Seg estudios realizados, se lleg a la relacin: Para arenas y gravas Para arcillas

Figura 3.1.1 Ejemplo correlacin entre ensayo SPT y Cono dinmico pesado para una arena.

3.2 SPT-DPL

El valor de N (SPT) es determinado a partir de la relacin planteada por el Ing. A. Martnez V. en el XIII Congreso de Ingeniera Civil (Puno, 1990) el cual permite determinar el valor N cuando se usa penetrmetros de dimensiones y energa distinta.

1122

2211

eAHW

eAHWNN DPLSPT

Dnde: NSPT = Nmero de golpes por 30 cm. del SPT. NDPL = Nmero de golpes por 10 cm. del DPL. W1, W2 = Peso del martillo. H1, H2 =Altura de cada. A1, A2 =rea de Seccin Transversal. e1, e2 =Distancia de Penetracin.

4 ILUSTRACIONES FOTOGRFICAS DE LA EXPOSICIN

4

Figura 4.1 Inicio de la explicacin del ingeniero del ensayo SPT.

Figura 4.2 Herramientas y accesorios empleados en el ensayo SPT.

Figura 4.3 Medicin de la caa partida cada 15 cm para iniciar el ensayo. La caa partida recupera muestra del

suelo explorado.

Figura 4.4 Se extrae manualmente (posteadora manual) los primeros 55 cm de suelo, ya que para el ensayo SPT

se necesita una profundidad de 1 m.

Figura 4.5 Terminado la perforacin manual, se procede a elevar la maza y colocar el tubo para iniciar el ensayo.

5

Figura 4.6 Se marca el tubo cada 15 cm para guiarse al momento de hacer los golpes y se inicia el ensayo.

Figura 4.7 Terminado el ensayo, procedemos a rescatar la caa partida y a describir el suelo encontrado en base

a su color, uniformidad, etc.

5 ANLISIS DE DATOS 5.1 EXPLORACION CON DPL

En el ensayo DPL realizado, se utiliz una maza de

10 kg que cae desde una altura de 50 cm; y se mide el nmero de golpes necesarios para la penetracin de 10 cm de suelo.

Los datos hallados en campo se muestran en la

Tabla 5.1.

Tabla 5.1 Valores obtenidos en el laboratorio

PROFUNDIDAD (cm) NGOLPES

10 1

20 2

30 3

40 6

50 5

60 5 Entonces:

Grfico 5.1.1 Profundidad vs nmero de golpes en el ensayo DPL

5.2 EXPLORACIN CON SPT

Tabla 5.2.1 Datos obtenidos en laboratorio

PROFUNDIDAD (cm) NGOLPES

70 -

85 7

100 10

Entonces: El valor de N ha sido ampliamente estudiado y

tiene muchas correlaciones (la mayora empricas) con ciertos parmetros y propiedades del suelo; es decir, con base al valor N se pueden obtener otras caractersticas del suelo en estudio.

Veamos cmo se relaciona el valor N con la

compacidad y la densidad relativa.

0

2

4

6

8

0 20 40 60 80N

G

OLP

ES

PROFUNDIDAD (cm)

PROFUNDIDAD VS NGOLPES

DPL

6

Tabla 5.2.2 Relacin para suelos no cohesivos.

Ya que el N =17, entonces:

Para N=17, por interpolacin:

6 REALIZAR UNA EXCAVACIN DE 3 METROS

6.1 UBICACIN

Pas : Per Departamento : Lima Provincia : Lima Distrito : Rmac Lugar : Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica UNI Descripcin : El punto de estudio est ubicado a aproximadamente 3 metros de la losa deportiva de la FIEE.

Figura 6.1.1 Alumnos Echevarra y De la Torre al lado del lugar de excavacin.

Figura 6.1.2 Calicata terminada.

6.2 MUESTREO IN SITU DE LOS ESTRATOS ENCONTRADOS

Se encontraron cuatro estratos en la excavacin: 0.00-0.30 m RELLENO

Presencia de ladrillos y materiales inorgnicos.

Figura 6.2.1 Vista del estrato de relleno dentro de la calicata.

0.30-1.00 m POSIBLE LIMO ML

Se encontr un estrato de limo o arcilla

sobreconsolidado (figura 6.2.3) con presencia de plasticidad.

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Figura 6.2.2 Muestra de limo sacada de la exploracin.

Figura 6.2.3 Integrante del grupo con una muestra de limo sobreconsolidada.

1.00-1.60 m SUELO GW

Presencia de una matriz arenosa de baja humedad

y sin plasticidad. Tambin presencia de bolonera de hasta 3.

Ver figura 6.2.4

Figura 6.2.4 Muestra del tercer estrato hallado, suelo GW.

1.60-3.00 m SUELO GP

Presencia de bolonera de hasta 12.

Figura 6.2.5 Muestra de suelo GP, ltimo estrato hallado.

Figura 6.2.6 Bolonera de hasta 12 en el ltimo estrato.

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6.3 PROFUNDIDAD CONVENIENTE PARA CIMENTAR EDIFICIO DE 3 PISOS MEDIANTE PRTICOS DE LUZ DE 5 M

Por la teora hecha en clases, un prtico de luces

de hasta 5 m transmite aproximadamente una carga de 25 a 30 toneladas por piso y por columna. Es decir, un edificio de 3 pisos transmitira una carga de 90 toneladas a la zapata.

Considerando que la zapata ser aislada de

aproximadamente 2 m de largo y ancho, el incremento de carga transmitido al suelo ser de aproximadamente 23 ton/m

2.

Lo ms apropiado ser cimentar la edificacin

sobre el estrato gravoso GP encontrado al final de la excavacin, o sea a una profundidad de 1.60 m, ya que

generalmente su capacidad de carga admisible es mayor a 30 ton/m

2. Esto se verificar en la seccin 6.6.

6.4 PANEL FOTOGRAFICO DE LA EXCAVACION

Figura 6.4.1 Inicio de la excavacin.

Figura 6.4.2 Integrante del grupo Escalante con avance de excavacin de aprox 0.5 m.

Figura 6.4.3 Alumno Gaspar Figueroa cuando excavacin alcanza 1.80 m de profundidad.

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Figura 6.4.4 Alumno Gaspar dentro de excavacin. Profundidad: 2.00 m.

Figura 6.4.5 Alumno Echevarra al lado de excavacin con profundidad de 2.50 m aproximadamente. Se puede observar el material de los estratos inferiores a los lados

de la calicata.

Figura 6.4.6 Alumno Fernandez al lado de la calicata terminada. Profundidad: 3.00 m.

Figura 6.4.7 Medicin de la profundidad de la calicata y de los estratos hallados.

Figura 6.4.8 Vista de la calicata. Se ve el primer estrato

de relleno, seguido del estrato arcilloso limoso y el estrato de grava GW.

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Figura 6.4.9 Cierre de la calicata una vez acabado el muestreo.

Figura 6.4.10 Alumno De la Torre con la calicata debidamente cerrada.

6.5 REGISTRO ESTRATIGRFICO

Tabla 6.5.1 Registro estratigrfico.

6.6 ESTIME LA CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO

Como lo vimos en la seccin 6.3, una edificacin

con luces de hasta 5 m transmitir una carga aproximada de 90 toneladas. Para hallar la capacidad de carga del suelo, consideraremos una zapata cuadrada de ancho B=2m, ya que es ms comn y de fcil construccin.

Figura 6.6.1 Esquema de cimentacin propuesta

La capacidad ltima de carga para una cimentacin con zapata cuadrada viene dado por la expresin:

Para =32 Nq = 23.18 N = 30.22

Entonces:

( ) ( ) ( ) Por ltimo: ( )

Carga transmitida por la estructura: 23 ton/m

2 < 41

ton/m2 OK!

7 REFERENCIAS

[1] Reglamento Nacional de Edificaciones. Tomo 2 Estructuras, Ed. ICG, 3ra edicin. Lima, Per 2006.

[2] M. Das, Braja, Fundamentos de ingeniera geotcnica Ed. Thomson Learning, Ed 2011.

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