Exploracion y Muestro de Suelos

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    28-Dec-2015
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EXPLORACION Y MUESTRO DE SUELOS

En el diseo y la construccin de una edificacin es necesario realizar la exploracin del lugar seleccionado.Del tamao depender el programa de la exploracin. Sin embargo siempre es necesario llevarla a cabo aun cuando la obra sea pequea.OBJETIVOS Los objetivos de la exploracin de campo son:a) Evaluar la conveniencia general del lugar b) Permitir la preparacin de un diseo adecuado y econmico.c) Planear el mtodo de construccin, predecir y contrarrestar las dificultades que pueden surgir durante la construccin.d) Determinar las variaciones de las condiciones del terreno ETAPAS Las etapas de exploracin de campo son:a) Estudio de gabinete, es la reunin de informacin del lugar como mapas y dibujos. b) Reconocimiento del lugar por gelogos, topgrafos, ingenieros de mecnica de suelos, hidrlogos, etc. Se debe reunir informacin acerca de la topografa y geologa bsica Se debe examinar las condiciones locales como: clima, corrientes de agua, condiciones de agua subterrnea Se debe realizar registros fotogrficos.c) Exploracin detallada del sitio y muestreo: investigacin de la geologa en detalle y condiciones superficiales del suelo, usando pozos de prueba, galeras, perforaciones, ensayos de penetracin, mtodos geofsicos, estudios de las condiciones de agua subterrnea (incluso despus de terminar la obra); examen de las estructuras existentes y adyacentes para detectar grietas y asentamientos, localizados de estructuras subterrneas o cavidades, tubos enterrados, ductos de servicio, etc., toma de muestras para exmenes ms detallados y ensayos de laboratorio.d) Prueba de laboratorio con las muestras: ensayos con muestras alteradas y no alterada elegida por el grupo de exploracin. Ensayos estndar de suelos para fines de clasificacin y ensayos especiales para determinar su comportamiento mecnico de resistencia, compresibilidad y permeabilidad: resistencia al corte, consolidacin, permeabilidad, etc.e) Ensayos in situ: Ensayos llevados a cabo en el propio lugar, ya sea antes o durante el proceso de construccin; pruebas en el suelo talos como veleta de corte, penetracin cnica de caa partida, pruebas de placa de cargas directa, pruebas de colapso, etc.f) Reporte de resultados: detalles de estudio geolgico, incluyendo estructuras, estratigrafa y mapeado, resultados de perforaciones, resultados de las pruebas de laboratorio, incluyendo los registros de excavaciones, referencias de muestras e interpretaciones estratigrficas, recomendaciones para investigacin complementarias y ensayos adicionales, sistemas de monitoreo de la construccin y de la post-construccin.POZOS DE PRUEBAS O CALICATASEn los suelos cohesivos y rocas blandas por encima del nivel fretico, las calicatas suelen ser preferibles a las perforaciones, se logran con facilidad con una excavadora mecnica o incluso a mano y tienen la ventaja de que exponen la sucesin de estratos para facilitar su inspeccin visual.La principal desventaja es que estn limitados a profundidades de 2m a 3m, o quizs un poco mas con excavacin manual adicional.Las paredes laterales de los pozos deben soportarse de manera adecuada, aun cuando solo vayan a quedar abiertas por periodos cortos, tambin puede ser necesario instalar algn equipo de bombeo de agua, en especial cuando se trata de rocas y suelos permeables. Las muestras pueden tomarse manualmente del fondo y de las paredes laterales del foso. Los pozos de prueba resultan muy tiles en los suelos que contienen cantos o guijarros, para observaciones del agua subterrnea.

Pozos de Prueba o calicatasPOSTEADORAS MANUALESEl barreador manual (posteadora o Iwan Auger) es una herramienta manual muy simple que se usa para perforaciones o sondajes en suelos blandos hasta una profundidad de 5m a 6m. La forma usual es un barrenador semicilndrica de 10cm de dimetro, unido por medio de una serie de varillas de extensin de 1m a un mango en forma de cruceta que se hace girar manualmente desde la superficie. Las cucharas acopladas en el extremo para extraer muestras tienen diseo especial cuando se trate de suelos puramente cohesivos (arcillas) o friccionantes (arenas).

PRUEBA DE PENETRACION ESTANDAR (SPT) ASTM -1586El ensayo de Penetracin Estndar (S.P.T.) consiste en contabilizar el N (Nmero de golpes) necesarios para ser penetrar un tubo o cuchara de caa partida de = 2 de dimetro interior en un total de 45 cm, utilizando un martillo de 140 lb de peso, dejado caer desde 30 (0.76 cm de altura). El valor de N de ensayo de penetracin, corresponde para los 30 ltimos centmetros de penetracin.A partir de los resultados del ensayo SPT se pueden obtener parmetros de resistencia cortante para suelos arcillosos saturados y arenas utilizando correlaciones empricas

PERFORACION MEDIANTE LAVADOUn mtodo alternativo son las denominadas perforaciones mediante lavado denominados wash boring utilizados en Norteamrica. Sin embargo el grado de disturbancia es mayor.En este sistema la perforacin se conecta una pequea bomba de agua que inyecta un chorro continuo de agua a las varillas de extensin que son huecas y acaba en taladro, puntero o cincel con orificios laterales por donde el agua sale a presin. Conforme se va percutando o rotando contra el fondo de la perforacin el agua a presin va lavando y expulsando las partculas de suelo.Los suelos finos con baja humedad sufren mayores alteraciones sobre todo en suelos de estructura porosa y colapsable. En suelos arenosos con gravas, existe posibilidad que las gravas no pueden ser extradas mediante flujo de agua y distorsionen los resultados de los ensayos de penetracin.

Equipo Wash BoringPERFORACION ROTATORIA DIAMANTINAEn suelos duros y rocas se usan perforados con broca de corona con incrustaciones de diamante amorfo accionada a motor que consiste en una barra hueca de dimetro pequeo que cuenta con una broca por su extremo inferior. La barra gira a velocidad que van de 600 a 1200 rpm haciendo circular agua a presin controlada a travs de la broca. Los fragmentos desprendidos por el corte anular se transportan hasta la superficie junto con el agua de circulacin. Por lo general, se lleva a cabo una corrida de perforacin de 1m a 3m antes de elevar la sarta y extraer la muestra. Los tamaos comunes ms usuales para los barriles muestreadores de campo varan entre 3cm y 10cm, aunque es posible contar con equipos de mayor dimetro para usos especiales.

ENSAYOS DE PENETRACION LIGERA DE CONO, SPL o DPLSe utiliza el Cono Ligero Alemn de acuerdo a la Norma DIN 4094 incorporada en la Norma Tcnica E0.50 de Suelos y Cimentaciones por el Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construccin. Dado que el Cono Alemn transmite la misma cantidad de energa especifica que el Ensayo de Penetracin Estndar SPT Norma ASTM 1586 segn la Norma DIN no es necesario utilizar correlaciones para la interpretacin de los resultados.El equipo de cono ligero consiste de un cono de punta cnica de 90 y 2.20cm de dimetro. EL martillo pesa 10kg y la altura de cada es de 50cmEl valor Npsl corresponde al nmero de golpes para conseguir 10cm de penetracin. El ensayo es continuo y se registra valores cada 10cm. Por la cantidad de datos de la resistencia a la penetracin este ensayo es muy recomendado en cimentaciones.La principal limitacin del ensayo es la presencia de gravas en el subsuelo que alteran los resultados o en el peor de los casos impide el ensayo.

PRUEBA DE VELETA DE CORTECon mucha frecuencia los limos y las arcillas blandas y de consistencia media en condicin saturada, en especial las de origen aluvial o de aguas poco profundas presentan grandes dificultades para el muestreo debido a la baja consistencia. La prueba de veleta de corte diseada solamente para medir la resistencia cortante in situ no drenado, cuando el suelo esta saturado.

Una veleta de cuatro aspas montada en el extremo de una varilla, se hinca en el suelo y se hace girar a una velocidad constante de entre 6 y 12 grados/min hasta que se produce el corte del cilindro de suelo contenido en las aspas. Se registra la torsin mxima necesaria para permitir el corte rpido (medicin de la resistencia en la condicin no drenada)Se recomienda que para suelos blandos (Cu < 0.50 kg/cm2), el tamao del aspa sea de 7.50cm de ancho y 15cm de longitud. Para suelos un poco ms resistentes (0.50 < Cu < 1.0 kg/cm2) el tamao debe ser de 5 x 10cm.La varilla de la veleta y las extensiones se protegen con una camisa para evitar que se adhiera el suelo durante la aplicacin de la torsin. Dependiendo de la naturaleza del suelo, las pruebas de veleta pueden efectuarse a profundidades hasta de 60m a 70m.

ENSAYO DE REFRACCION SISMICA Cuando es necesario investigar la disposicin de la estratigrafa de manera preliminar o complementaria los ensayos de refraccin ssmica constituyen un medio rpido y econmico. El ensayo consiste en medir mediante una serie de gefonos, la propagacin de las ondas de corte, Vs generadas por una pequea explosin o golpe de martillo. Los suelos presentan diferentes valores de velocidades de ondas de corte y mediante correlaciones se determinan el tipo de suelos y la estratigrafa del subsuelo.

NUMERO, TIPO Y PROFUNDIDAD DE LOS SONDEOS.

El nmero, tipo y profundidad de los sondeos que deban ejecutarse en un programa de exploracin de suelos depende fundamentalmente del tipo de subsuelo y de la importancia de la obra. En ocasiones, se cuenta con estudios anteriores cercanos al lugar, que permite tener una idea siquiera aproximada de las condiciones del subsuelo y este conocimiento permite fijar el programa de exploracin con mayor seguridad y eficacia. Otras veces, ese conocimiento apriorstico indispensable sobre las condiciones predominantes en el subsuelo ha de ser adquirido con los sondeos de tipo preliminar. El nmero de estos sondeos exploratorios ser el suficiente para dar precisamente ese conocimiento. En obras chicas posiblemente tales sondeos tendrn carcter definitivo, por lo que