mecánica suelos ii - exploración de suelos
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Curso : Mecánica de Suelos II
Capítulo : VI
Exploración de Suelos
Docente : Ing. CIP. Reynaldo Reyes Roque
UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH
“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”
Exploración de suelos
Programa de Investigación
Técnicas de Investigación
Métodos de Investigación Directa e
Indirecta
Ensayos In situ y de Laboratorio
Programa de Investigación
a) Condiciones de Frontera
b) Número “n” de puntos de Investigación
c) Profundidad “p” mínima a alcanzar
c-1) Cimentación Superficial
c-2) Cimentación Profunda.
d) Distribución de los puntos de Investigación
e) Número y tipo de muestras a extraer
f) Ensayos a realizar “in situ” y en el laboratorio
NORMA TECNICA DE EDIFICACION E.050 - SUELOS Y CIMENTACIONES
Envergadura de la
Obra
- Planeamiento del Programa.
- Revisión de la Información.
- Hipótesis del Subsuelo.
Determinación de parámetros
y fórmulas necesarias.
-Evaluación de necesidades de
ensayos y muestreos.
-Evaluación de Ensayos de
campo y laboratorio
Determinación de los
tipos de ensayos In Situ
y de laboratorio.
Disposición de
recursos
humanos,
equipos y
económicos.
Implementación del
Programa de exploración.
Verificación de la
hipótesis inicial del
subsuelo.
Se Verifica
Modificación del
programa de
exploración
No Se
Verifica
SUELOS Y CIMENTACIONES
NORMA TECNICA DE EDIFICACION E.050
…programa de investigación
TABLA N° 2.3.2
NÚMERO DE PUNTOS DE INVESTIGACION
Tipo de edificación Número de puntos de investigación
(n)
A 1 cada 225 m2
B 1 cada 450 m2
C 1 cada 800 m2
Urbanizaciones 3 por cada Ha. de terreno habilitado
Clasificación de las Estructuras
TIPO DE
ESTRUCTURA
Distancia
Mayor
entre
apoyos (m)
Nº de Pisos Incluidos Sótanos
< 3 4 a 8 9 a 12 > 12
• Aporticada de acero
• Pórticos y/o Muros
de concreto
• Muros portantes de
albañilería
• Tanque elevados y
similares
• Bases de Máquinas
y similares
• Estructuras Espec.
• Otras estructuras
< 12
<10
<12
<10
cualquiera
cualquiera
>10
C
C
B
B
A
A
B
C
C
B*
A
-
A
A
C
B
-
A
-
A
A
B
A
-
A
-
A
A
* Cuando la distancia sobrepasa a la indicada, se clasificará en el tipo de edificación
inmediato superior.
* De 4 a 5 pisos
Según Tipo de Proyecto
ESTRUCTURA ESPACIAMIENTO (m)
-- Urbanizaciones (casas) hasta 2
pisos
-- Fábricas de un piso – Luces
hasta 6 m.
-- Edificios de varios pisos
-- Carreteras y aeropistas
-- Presas y diques
-- Canteras
40 – 70
30 – 60
20 – 60
50 – 500
20 – 60
30 – 120
- Cualquier tipo de estructura: Mínimo 03 Sondajes
- Pendientes bajas: Menor número de sondajes
SUELOS Y CIMENTACIONES
NORMA TECNICA DE EDIFICACION E.050
PRIMER PISO
Df
zDp f
Edificación sin sótano
Profundidad “p” mínima de
Investigación – zapatas
superficiales
Z = 1.5B
Df
A A´
1B a 3B
B
1B
2B
3B
0.5
0.3
0.1
Profundidad de Sondajes
Profundidad de Desplante Df:
- 1.00 a 2.50m. En suelos Gravo-
sos y arenosos
- 2.50m En suelosArcillosos
blandos y turbas
Profundidad de Exploración
Según Norma E-050: Df + 1.5B
SUELOS Y CIMENTACIONES
NORMA TECNICA DE EDIFICACION E.050
Profundidad “p” mínima de
Investigación – bajo sótano
Z = 1.5B
PRIMER PISO
SOTANO
Df
zDhp f
Edificación con sótano
h
SUELOS Y CIMENTACIONES
NORMA TECNICA DE EDIFICACION E.050
Profundidad “p” mínima de
Investigación – en plateas o
solados
P > 3.0 m
Df
SUELOS Y CIMENTACIONES
NORMA TECNICA DE EDIFICACION E.050
Profundidad “p” de Investigación
Cimentaciones Profundas
zDhp f
> 6.0 m
Distribución de Sondajes
-Según la Norma E-050 el 70% debe caer dentro del área a construir
1
2 2
Tipos de Muestras
MUESTRAS INALTERADAS
Mib: Muestra inalterada en bloque
Mit: Muestra inalterada en tubo
MUESTRAS ALTERADAS
Mab: Muestra alterada en bloque, en bolsa
Maw: Muestra alterada de humedad, en lata sellada
Muestras Alteradas secadas al aire
Pozos o Calicatas y Trincheras ASTM D420
Perforaciones Manuales y Mecánicas ASTM D1452
Ensayo de Penetración Estándar ASTM D1586
Auscultación Semi-Estática ASTM D4648
Auscultación dinámica con cono tipo Peck
Auscultación dinámica DPL DIN 4094
Ensayos de Resistencia con Veleta ASTM D3441
Pruebas de Carga ASTM D1194
Técnicas de Exploración
Técnicas de Investigación de Campo
Se observa la trinchera realizada
Métodos de Investigación Directa e Indirecta
a) Métodos de Investigación Directa
b) Métodos de Investigación Indirecta
Métodos, donde se hace la investigación del suelo en
forma directa, es decir es puede visualizar y analizar el
terreno de estudio, y calcular las características y
propiedades del suelo que lo forma.
Métodos, donde se hace la investigación del suelo en
forma indirecta, es decir mediante correlaciones y
análisis se puede conocer las características y
propiedades del terreno en estudio.
DIRECTA
V1
V2
i r
REFRACTADA
ic
ic
• Parámetros:
- Tiempo de inicio del movimiento sísmico (tiempo cero)
- Distancia entre el punto de impacto y el sensor
- Primer arribo de energía sísmica que llega a los sensores
METODOS DE PROSPECCION SISMICA EN LA
INVESTIGACION DEL SUBSUELO
Onda ROnda S
Tiempo
Onda P
Vp > Vs > Vr
Registro de la Llegada de las Ondas Elásticas según
su velocidad
- Ondas compresionales (Vp)
- Ondas de corte (Vs)
- Ondas superficiales (Vr)
Geófono vertical y cable conductor de señales
para realizar ensayos de refracción sísmica y
ensayos en pozo abierto de poca profundidad
Ensayo de refracción sísmica, disposición detallada de la
conexión de cables a los geófonos, trigger, equipo de
adquisición y amplificador
Unidad de Adquisición y Procesamiento de Datos
(Ensamblado final).
B) Programa de Procesamiento e Interpretación de Ensayo
de Refracción Sísmica, SIPx de Rim Rock
Ensayos In situ y de Laboratorio
a) Ensayos de Laboratorio
b) Ensayos In situ o de Campo
a) Ensayos de Laboratorio
Ensayos Estándar de Laboratorio
Contenido de Humedad ASTM D2216
Análisis Granulométrico ASTM D422
Peso específico de sólidos ASTM D854
Límites de Consistencia ASTM D4318
Clasificación Unificada de Suelos ASTM D2487
Ensayo de Tamaño de Partículas Método del
Tamizado (ASTM D 422)
1060 / DDCu
)(/ 1060230 xDDDCc
Se usa como criterio importante para la
aceptabilidad de suelos para carreteras,
aeropistas, presas de tierra, diques y otros
terraplenes.
Se usa para propósitos de clasificación de suelos,
prevenir acciones de heladas, preparar material
graduado para filtros, etc.
USOS
Ensayo de Tamaño de Partículas
Método del Hidrómetro (ASTM D 422)
Ensayo de Gravedad Específica (ASTM D 854)
Tipo de Suelo Gs
Arena de Cuarzo
Limo
Arcilla
Yeso
Turba
2.64 – 2.66
2.67 – 2.73
2.70 – 2.90
2.60 – 2.75
1.30 – 1.90
Se usa en las ecuaciones que emplean las
relaciones de fase.
Se refiere sólo a “partículas sólidas” y partículas
minerales no solubles en agua.
USOS
Ensayo de Límites de Consistencia
(ASTM D 4318)
Lc LP LL (%)
SueloNo Plástico
PlásticoDefinido IP Viscoso
FluidoRango Suelo como
0
Se usan como parte integral de varios sistemas de
clasificación que caracterizan las fracciones de
grano fino.
Se usan individual o en conjunto con otras
propiedades para correlacionar el comportamiento
ingenieril, tales como: comprensibilidad,
permeabilidad, compactabilidad, contracción-
expansión y resistencia al corte.
USOS
Ensayos Especiales de Laboratorio
Compactación Proctor Modificado ASTM D1557
Compresión No Confinada ASTM D2166
Consolidación Unidimensional ASTM D2435
Triaxial no Consolidado no Drenado ASTM D2850
Corte Directo ASTM D3080
Triaxial Consolidado no Drenado ASTM D4767
Colapsabilidad Potencial ASTM D5333
Expansión o Asentamiento Potencial ASTM D4546
Contenido de sulfatos, cloruros, sales en suelo y agua
Ensayo de Características de Compactación
en Laboratorio Usando Esfuerzo Modificado
Ensayo de Compresión No
Confinada
ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA ASTM D-2166
Proyecto : Solicitado:
Lugar : Fecha : JUNIO DEL 2001
Pozo : C-01 Muestra : MA-01
Profundidad : 3.00 m.
DATOS DE LA MUESTRA
Diametro 6.45 cm. Area, Ao : 32.67 cm. Altura,Lo: 11.40 cm.
Volumen 372.49 cm3 Peso : 786.50 P.Unit.Húmedo: 2.11 gr/cm
3
Hum. Nat. 13.03 % P.Unit.Seco: 1.87 Fact. Conv.: Anillo Nº 17574
Lectura
Deformímetro
x 0.001"
Lectura Dial
de Carga
x 0.0001"
Deformación
muestra
AL (mm)
Deformación
Unitaria
AL/ L x 10-2
Area
Corregida
(cm2
)
Carga Total
sobre la
muestra (Kg)
Esfuerzo so-
bre la mues-
tra (Kg/cm2
)
0.00 0.00 0.000 0.00000 32.675 0.000 0.000
5.00 29.00 0.127 0.11140 32.638 1.100 0.034
10.00 54.00 0.254 0.22281 32.602 3.600 0.110
45.00 290.00 1.143 1.00263 32.350 27.800 0.859
50.00 336.00 1.270 1.11404 32.315 32.600 1.009
55.00 371.00 1.397 1.22544 32.279 36.200 1.121
60.00 335.00 1.524 1.33684 32.244 32.450 1.006
Resistencia a la Compresión No Confinada, qu = 1.12 Kg/cm2
Resistencia Cortante No Drenada, Cu = 0.56 Kg/cm2
Gráfico Ensayo de Compresión
No Confinada
Ensayo de
Corte Directo
Equipo de Ensayo Triaxial
Tipos de ensayos de Compresión triaxial:
1ª - Ensayo Tipo UU (no consolidado - no drenado) -
Primera etapa sin consolidación isótropa. Segunda etapa:
aplicación de tensión desviadora sin drenaje.
2ª - Ensayo Tipo CU (consolidado - no drenado) -
Primera etapa drenada, permitiendo la consolidación
isótropa. Segunda etapa: aplicación de tensión desviadora
sin drenaje.
3ª - Ensayo Tipo CD (consolidado - drenado) - Primera
etapa drenada, permitiendo la consolidación isótropa.
Segunda etapa: aplicación de tensión desviadora
permitiendo el drenaje.
Equipo de Ensayo de
Consolidación
TALLADO DEL ESPECIMEN
MONTAJE DE LA CELDA DE CONSOLIDACIÓN
MONTAJE DE LA CELDA DE CONSOLIDACIÓN
MONTAJE DEL MARCO DE CARGA
INFORME : LG01-044 Sondaje : C - 4
SOLICITANTE : DIANA CALDERON CAHUANA Muestra : ---
PROYECTO : Investigación de Suelos Orgánicos Profundidad (m) : 7.00
UBICACION : Bertello / Canta Callao - Callao Clasific. (S.U.C.S.) : OL
FECHA : Enero - Abril, 2001 Estado : Inalterado
Angulo Horizontal Bisectriz Tangente Angulo Ecuación de la bisectriz
1.58 3.12 3.12 3.12 0.08 y = -0.1114 Ln(x) + 3.1711 CURVA
4.24 3.12 3.01 2.90 0.04 Ecuación de la pendiente de consolidacion 0.10 3.338
y = -0.9764 Ln(x) + 3.9585 0.20 3.316
Superior Inferior Diferencial ln(x) 0.91037424 0.40 3.275
1.89 1.89 6.40 3.78 x 2.485267564 0.80 3.201
6.40 3.78 3.78 3.78 y 3.069617269 1.60 3.112
3.34 3.34 2.15 3.34 RESULTADOS 3.20 2.783
2.15 3.34 2.15 2.15 Pc 2.49 Kg/cm² 6.40 2.146
Dif. Cc 1.192 3.20 2.207
Superior Inferior Diferencial Cc 2.249 1.60 2.312
0.21 0.21 0.50 0.50 Dif. Cs 0.491 0.80 2.400
4.58 0.50 4.58 0.50 Cs 0.365 0.40 2.535
2.64 2.64 2.15 2.64 0.20 2.588
2.15 2.64 2.15 2.15 0.10 2.637Eje Y
Recompresión
Carga aplicada
Eje X
Consolidación
Eje Y
Eje X
ENSAYO DE CONSOLIDACION
(ASTM-D2435)
CURVA DE CONSOLIDACION
D eS
D eC
Pc
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
3.20
3.40
0.1 1.0 10.0Carga Aplicada (Kg/cm²)
Rela
ció
n d
e v
acío
s (
e )
RESULTADOS
DeC =1.192 , CC = 2.249
DeS =0.491 , CS =0.365
PC = 2.49 Kg/cm²
CURVA DE COMPRESIÓN
ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL
NORMA: ASTM D 2435
ESPECIMEN : N° 01
MUESTRA : Mab-01
DIAMETRO : 5.98 cm
ALTURA : 1.94 cm
ESTADO : REMOLDEADO
GRAV. ESP : 2.72 gr/cm3
FECHA TERMINO : 04-05-2005
CARGA LECT. ASENT. ALT. RELAC. DENS.
CONSO
L. ALT. Cv.
FINAL PROM. VACIOS SECA DREN
(Kg/cm²) (mm) (mm) (mm) (e) (gr/cm3) (%) (mm) (cm²/mín)
0,00 3,395 0,000 19,40 0,611 1,689 0,00 9,70
0,05 3,391 0,004 19,40 0,610 1,689 0,02 9,70
0,10 3,369 0,026 19,39 0,609 0,691 0,13 9,69 0,553
0,20 3,300 0,095 19,35 0,603 1,697 0,49 9,68 0,078
0,40 3,179 0,216 19,29 0,593 1,708 1,11 9,65 0,244
0,80 3,053 0,342 19,23 0,582 1,719 1,76 9,61 0,136
1,60 2,915 0,480 19,16 0,571 1,732 2,47 9,58 0,269
3,20 2,689 0,706 19,05 0,552 1,752 3,64 9,52 0,166
6,40 2,275 1,120 18,84 0,518 1,792 5,77 9,42 0,246
3,20 2,295 1,100 18,85 0,519 1,790 5,67 9,43
1,60 2,330 1,065 18,87 0,522 1,787 5,49 9,43
0,80 2,375 1,020 18,89 0,526 1,782 5,26 9,45
0,40 2,400 0,995 18,90 0,528 1,780 5,13 9,45
0,20 2,450 0,945 18,93 0,532 1,775 4,87 9,46
0,10 2,469 0,926 18,94 0,534 1,773 4,77 9,47
0,05 2,471 0,924 18,94 0,534 1,773 4,76 9,47
RELACION INICIAL DE VACIOS eo = 0,611
PRESION DE CONSOLIDACION Pc = 1,57 Kg/cm²
INDICE DE COMPRESION Cc = 0,114
INDICE DE EXPANSION Cs = 0,010
b) Ensayos de Campo
Ensayo de Penetración Estándar - SPT
Ejecución del ensayo de SPT
y la prueba de densidad insitu
Standard Penetration Test (SPT)Montaje de equipo para el ensayo SPT