Mecánica Suelos II - Exploración de Suelos

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



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




Investigación – bajo sótano

Z = 1.5B

PRIMER PISO

SOTANO

Df

zDhp f

Edificación con sótano

h




Investigación – en plateas o

solados

P > 3.0 m

Df



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 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

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