Practica Medicion Resistencia Esfuerzos Suelos

8/20/2019 Practica Medicion Resistencia Esfuerzos Suelos

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MEDICION DE RESISTENCIA ESFUERZOS EN EL SUELO – PRACTICA CAMPO

Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá D.C. – Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Civil y Agrícola – Dinámica de Suelos

Marlon Yesid Pérez Alfonso – Ing. Agrícola – Cód.: 274059

I. CONDICIONES INICIALES DE LA PRACTICA

La experiencia de campo tiene como fin la comparación de una variedad de instrumentos en la estimación dela resistencia a los esfuerzos presentes en el suelo, sean esfuerzos normales o cortantes, comparando entresí, los datos obtenidos por medio de cada uno in situ y examinando que posibles relaciones encontradas en laliteratura pueden llegar a ser realmente útiles para estimar unos en función de otros.

La práctica se desarrolló en los suelos de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Sede Bogotá de la Universidad

Nacional de Colombia, donde existe una muy baja o casi nula intervención de maquinaria Agrícola en el lote yfácilmente es apreciable la presencia de pastos; siendo necesario un descapotado previo de esta capa vegetal,acá se asume suelos de textura arcillosa, secos, duros y sin drenaje. Se tomaron mediciones en 10 puntosaleatorios en la zona utilizando penetrometros de veleta, de bolsillo y de cono estático.

II. RESULTADOS OBTENIDOS

Penetrometro de Veleta

Esta prueba está destinada en la determinación se los esfuerzos cortantes en suelos no drenados, para suelosde textura fina (arcillas, limos u otros materiales como materia orgánica). Consiste generalmente en la ubicación

de una veleta de cuatro hojas en el suelo intacto y realizar una rotación de la superficie de esta para determinarel torque requerido para cortar una superficie cilíndrica con la veleta. Este torque, o momento, se convierte aunidad de resistencia al corte de la superficie de falla por un análisis de equilibrio límite. Esta prueba es aplicablepara suelos no drenados con fuerzas de menos de 200 KPa. (ASTM, 2015)

A continuación se presentan los resultados obtenidos

Tabla 1 Mediciones Obtenidas en Campo

Tamaño : pequeño Tamaño : mediano Tamaño : grande

Medición Lectura (0-12) cu (KPa) Lectura (0-12) cu (KPa) Lectura (0-12) cu (KPa)

1 8.8 176 10.6 106 >12 > 60

2 5.4 108 10.8 108 10 50

3 5.6 112 >12 > 120 >12 > 60

4 11 220 >12 > 120 >12 > 60

5 5.8 116 5.8 58 >12 > 60

6 4.6 92 >12 > 120 >12 > 60



7 5.8 116 12 120 >12 > 60

8 8.6 172 5 50 >12 > 60

9 6.6 132 7 70 >12 > 60

10 5.2 104 4.8 48 >12 > 60

La escala usada para los cálculos de los esfuerzos correspondiente a cada veleta es:

Tabla 2 Escala de Esfuerzos Veleta

Pequeño Mediano Grande

KPa KPa KPa

Esfuerzo 0 240 0 120 0 60

Lectura 0 12 0 12 0 12

Penetrometro de Bolsillo

Este penetrometro es usado como una aproximación a la prueba de compresión No – confinada, el cualpermite estimar el esfuerzo en suelos cohesivos. Este implemento se recomienda solamente su uso como unaherramienta de reconocimiento de campo y no como una de exactitud para obtener el esfuerzo de los suelos.Este consiste en un pistón-resorte de 0.25 in revestido por un cilindro de metal.

Cuando el pistón se presiona, a una tasa constante para penetrar 0.25 pulgadas (la línea de grabada en elpistón) en el suelo, el muelle calibrado se comprime en el penetrometro, dando una resistencia a la compresiónno confinada (Qu) de lectura en una escala. El área extremadamente pequeña del pistón, la habilidad deloperador y el punto particular en la muestra donde se aplica el pistón influyen en el valor del esfuerzo obtenido.Por lo tanto, es posible que varias lecturas penetrometro junto con el juicio aplicado a sus resultados de unamejor estimación del esfuerzo. (Illinois Department of Transportation, 2014)

Se presentan los resultados obtenidos en campo:

Tabla 3 Resistencia Penetración Bolsillo

Medición RP (kg/cm2) RP (KPa)

1 3.5 343.231

2 3.25 318.7145

3 4 392.264

4 3.25 318.71455 >4.5 > 441.30

6 3.7 362.8442

7 3.75 367.7475

8 4.25 416.7805

9 3 294.198

10 3 294.198



Penetrometro de Cono Estático

La SCP (Static cone penetrometer) consiste en una varilla de acero inoxidable graduada 18 pulgadas

de largo con un cono unido a un extremo y una válvula de medición en el otro. La varilla se suele

graduada en intervalos de 1- 6 pulgadas. La válvula lee directamente en unidades de libras por

pulgada cuadrada (psi) que típicamente varía entre 0 y 300 psi, aunque a veces superior. Esta lectura

de línea se conoce como el Índice de Cono (CI). (Illinois Department of Transportation, 2014)

Se presentan los resultados obtenidos en campo:

Tabla 4 Resistencia Penetración Cono Estático

Medición RP (Psi) RP (KPa)

P1= 10 cm P2=20 cm P3=30 cm P1= 10 cm P2=20 cm P3=30 cm1 200 >300 ---- 1379 >2068.5 ----2 >300 ---- ---- >2068.5 ---- ----

3 300 ---- ---- 2068.5 ---- ----4 >300 ---- ---- >2068.5 ---- ----5 >300 ---- ---- >2068.5 ---- ----6 >300 ---- ---- >2068.5 ---- ----7 >300 ---- ---- >2068.5 ---- ----8 250 300 ---- 1723.75 >2068.5 ----9 >300 ---- ---- >2068.5 ---- ----

10 300 ---- ---- 2068.5 ---- ----

Analizando los datos previamente presentados para el caso de las tres pruebas, se concluye que por sersuelos muy duros y casi totalmente inalterados a su estructura, los valores de los esfuerzos tanto de resistenciaal corte como resistencia a la penetración obtenidos son muy altos y la escala de medición de los equiposanteriormente descritos en muchos de los puntos medidos no alcanza a estimar valores concretos, por lo cual

es recomendable para este caso, un análisis posterior en laboratorio que permita obtener valores más

acordes a la realidad.

Se muestra a continuación de los datos obtenidos, una media que “podría” representar cada prueba rea lizada:

Tabla 5 Resumen Valor Promedio Datos Pruebas In situ

Resistencia (KPa)

Instrumento Penetrometro de Bolsillo Penetrometro deCono

Veleta

ElementoMedido

Resistencia a la penetraciónsuperficial (RPS)

Índice de Cono (IC) Resistencia al corte nodrenado (CU)

Magnitud 345.41 1965.01 134.8



III. REVISION BIBLIOGRAFICA – CORRELACIONES ESTIMADAS ENTRE PARAMETROS

Diversos autores han propuesto aproximaciones que permiten establecer correlación entre los valores deresistencia al corte y a la penetración por medio de instrumentos de medición in situ como los son la veleta yel penetrometro de cono estático en su mayoría. A continuación se presentan algunas de estas y su posibleaplicación a los datos anteriormente obtenido en la práctica.

a.

Use and applications of the static cone penetration test (CPT) method for the

characterization and prediction of local soils behavior; the building and road research

institute (BRRI) experience. Abdul Karim Mohammad Zein

Building and Road Research Institute (BRRI), University of Khartoum

= +tan2 (1 − s i n ) + (1 + s i n ) ()

= −

Un análisis de regresión estadística se llevó a cabo para correlacionar el Su (esfuerzo de resistencia al corte)determinada por la ecuación (1) y la resistencia media de cono CPT qc medida en las profundidades demuestras correspondientes con el fin de determinar el factor de cono Nc definido en la ecuación de Terzagui.El análisis arrojó el siguiente modelo en unidades de kg/cm^2 con un R2 = 0.81, para suelos sudaneses.

= . + . [ ] = = . (.) + . [

] =.

b.

Undrained shear strength from cone penetration test

Hisham T. Eid & Timothy D. Stark

Department of Civil Engineering, University Illinois at Urbana-Champaign, Ill., USA

Se desarrolló una relación directa entre la resistencia al corte sin drenaje y resistencia punta del cono desdesuaves a rígidas arcillas glaciales saturadas del centro de Chicago, Illinois. Comparando con datosencontrados con diversos autores. Se realizó un muestreo en 9 sitios hasta profundidades de 21 m. Lasiguiente figura muestra la resistencia neta del cono ( − ) con su correspondiente esfuerzo cortante nodrenado, estableciendo un valor aproximado de factor de cono para la ecuación de Terzagui.

( − ) = .

=.



c.

Comparison of soil strength data obtained in situ with penetrometer and with vane shear

test

J. Bachmann a,*, K. Contreras b, K.H. Hartge a, R. MacDonald b a Institute of Soil Science, Herrenha¨user Str. 2, 30419 Hannover, Germany

b Universidad Austral de Chile, Casilia 567, Valdivia, Chile

En este trabajo, los resultados de la comparación de los datos PR con los datos de corte veleta medido deforma independiente (VS) se utilizaron para asegurar la credibilidad del enfoque para suelos profundos sincapas. El objetivo de este trabajo es demostrar la validez del supuesto básico de que el componente de esfuerzohorizontal comienza a dominar la resistencia a la penetración medida verticalmente y además se puede utilizarpara caracterizar la intensidad de uso del suelo de los sistemas agrícolas con respecto a la compactaciónestado del suelo. El procedimiento aplicado consiste en asignar PR-valores a la tensión principal (sx) como unafunción de la profundidad normalizado por el PR-valor de la mayor profundidad accesible, que está limitada porla longitud de la sonda.

De acuerdo a la profundidad de la medición yla resistencia a la penetración, se lee la

siguiente grafica para obtener el valor de

resistencia al corte.

Debido a la escala de la gráfica no es posible su lectura para losdatos de la práctica.

d.

Correlation between cone resistance and vane shear strength in some Scandinavian

soft to medium stiff claysTom Lunne

Norwegian Geotechnical Institute

Comparación entre la resistencia al corte la veleta y la resistencia de cono para arcillas escandinavas suave, dura y medio

en seis sitios diferentes en Noruega y Suecia. En cinco de los sitios, tres en Drammen, uno en Onsay, y uno en Ggteborg,las arcillas se han sedimentado en un entorno completamente marino. En el sitio de esquí-Edeby las condiciones han sidomarina salobre o salada-marina. Al comparar con el esfuerzo de corte normal de campo de la veleta, el factor de cono, Nk(en la fórmula: ( = ∗ + ∗ ), varía entre 13 y 24 para las cinco arcillas marinas Para la arcilla Ski-Edeby.los valores de Nk se encuentran en el rango de 8 a 12.

Utilizan la fórmula de Terzagui modificada, donde se sustituye el esfuerzo over-borden por la unidad de peso del suelo yla profundidad de penetración del mismo, dando no más valores recomendados para el factor de cono.



= ∗ + ∗

IV.

CONCLUSIONES

Se puede apreciar que la mayoría de los autores dependiendo de las condiciones de topografía, textura, zonageográfica a lo largo del tiempo han estimado variabilidad de Factores de Cono que relaciona directamente laresistencia al esfuerzo cortante con la resistencia a la penetración del suelo por medio de la variantes de laecuación de Terzagui propuesta en 1943.

Para el caso de ambos penetrometros de resistencia a la penetración, no se ha encontrado literatura referentea estos que permitan relacionarlos directamente, más que todo debido a la baja precisión del penetrometro debolsillo y su uso referente a reconocimiento de campo y no como dato a considerar en la solución a problemasde ingeniería.

En cuanto a otros modelos distintos a las variantes de Terzagui, existe muy poca información sobre estas

pruebas in situ, ya que muchas de estas en la actualidad contemplan el penetrometro dinámico como pruebaestándar o procedimientos de laboratorio que permiten una mayor precisión y exactitud de los datos con larealidad.

Para los datos de la práctica se estimó con dos de los modelos disponibles anteriormente consultados y seobservan que para el caso del segundo (b) la resistencia al corte da un valor relativamente cercano al obtenido,pero en comparación con el primero (a), el valor calculado de la resistencia a la penetración muestra un valorsobredimensionado para este caso, por lo cual se concluye que resulta necesario el desarrollo de un

modelo propio para la zona a estudiar, ya que parámetros de textura, condiciones climáticas y demás

como la composición del mismo suelo, determinan las relaciones del mismo.

V. BIBLIOGRAFIA

ASTM. (2015). Standard Test Method for Field Vane Shear Test in Saturated Fine-Grained Soils

D2573.

Illinois Department of Transportation. (24 de October de 2014). Soils Field Testing and Inspection:

Course Reference Manual Course S-33. Illinois, USA.

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