1. INTRODUCCIÓN “Se empieza la práctica práctica de laboratorio recordando lo que que es definiciones generales, generales, entre ellas ellas esta esta lo que que para para un ingeni ingeniero ero civil es suelo suelo consid considera erado do como como un conju conjunto nto de partículas minerales, que forman una delgada capa sobre la corteza terrestre, resultante de la descomposición química y desintegración mecánica de rocas existentes en la misma”
(Crespo, 2004). En la construcción de cualquier obra civil el suelo juega un papel muy importante debido a que en la supericie del mismo se levantan obras o proyectos, por lo cual su estudio es de vital importan importancia cia para un correcto correcto desarroll desarrollo o de la misma y que en un uturo uturo no presente presente ning!n problema. "iendo necesario el estudio de las propiedades y condiciones del suelo que van desde la descripción y estudio in situ lo que servir# como una idea del tipo de suelo con el que se va a trabajar $asta ensayos que se reali%aran en laboratorios. (&adillo, '2) *eerente a la pr#ctica tenemos el Ensayo de +enetración Est#ndar o "+, el cual es un tipo de prueba de penetración din#mica, empleada para ensayar terrenos en los que queremos reali%ar un estudio geot-cnico y sobre el cual se construir# un proyecto. Con una eploración de suelo se busca identiicar las capas o estratos que se encuentren en -l y poder encontrar caracter/sticas /sicas o mec#nicas de las muestras obtenidas. “l ensayo S!" es el más empleado en la realización de sondeos, y se lleva a cabo en el fondo de la perforación, el cual consiste en medir el n#mero de golpes necesario para que se introduz introduzca ca una determina determinada da profundi profundidad dad una cuc$ara cuc$ara o tomamues tomamuestras tras %cilíndr %cilíndrica ica y $ueca& muy robusta %diámetro exterior de '( milímetros e interior de )' milímetros&, que le permite tomar una muestra en el interior del suelo, naturalmente alterada* l peso de la masa y la altura de la caída libre, están normalizados, siendo de (+ libras y -. centímetros respectivamente” (Construmatica). (Construmatica).
El ensayo "+ nace en el ao '2, desarrollado por un sondista de la *aymond Concrete +ile Company, quien propuso a er%ag$i contabili%ar el n!mero de golpes necesarios para $incar ' pie (10 cm) el tomamuestras que sol/a utili%ar para obtener muestras en terrenos sin co$esión (arenas), +osteriormente en ('3), el ensayo ue adoptado por la 5merican "ociety or esting and 6aterials (5"6), y luego en '32 ue adoptado por el 78E8. Este ensayo se reali%a en suelo de tipo arenoso y de arcilla blanda9 no es recomendable llevarlo a cabo en depósitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daos que podr/a surir el equipo de peroración al introducirlo dentro de dic$os estratos.
2
+or lo cual el ensayo "+ es de uso etendido, muy !til en la caracteri%ación de suelos granulares (arenas o gravas arenosas), donde es di/cil obtener muestras inalteradas para los ensayos de laboratorio. Cuando en la peroración se alcan%a la proundidad donde se eectuar# la prueba, sin avan%ar la entubación y viendo limpio el ondo del sondeo, se desciende -l toma muestras del equipo "+ unido al varillaje $asta apoyar en el ondo con suavidad. :uego se eleva repetidamente la ma%a con una recuencia constante, dej#ndola caer libremente sobre en la %ona superior del varillaje. "e contabili%a y se anota el n!mero de golpes necesarios para $incar la cuc$ara primeros ' cent/metros (este n!mero de golpes se descarta por dierentes actores). 5 continuación se reali%a la prueba en s/, introduciendo otros 10 cent/metros, anotando el n!mero de golpes requerido para la $inca en cada intervalo de ' cent/metros de penetración. (6ontenegro, 20'')
3
2. OBJETIVOS 2.1.
OBJETIVOS GENERALES:
2.'.'. ;eterminar la capacidad de resistencia a la penetración en un suelo mediante el ensayo de penetración est#ndar ("+). 2.'.2. 7dentiicar los dierentes estratos que componen el suelo en baso al ensayo "+ a dierentes proundidades.
2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
2.2.'. ;eterminar los tipos de suelos que se encontraron en cada estrato mediante el ensayo "+. 2.2.2.
3. EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MATERIAL 3.1. EQUIPOS T!"#$% P#&%'
4
• •
C'(# T)(%!' *%+&-' /T)(# 0)!' T#*'*)%+' # +)(# "'+-$#: :>0cm, ?et>'mm, ?int>1mm, 6asa otal>'@lb M'+-&&# /*'' *%+&-' 6asa>'40lb B#' $% "%#'-45 C'(%6' $% 0#&"%#
3.2.
•
HERRAMIENTAS
2 L&'7% $% +)(# 1 +)(# $% *%$--45 F)5$' "&+-' L-(%+' $% '")5+%
3.3.
5pr.>'cm
MATERIALES
•
S)%&# +-"#A Bino
•
P#8%+#: *estobar
•
O(': Cimentación
•
L#'&-6'-45: niversidad Central del Ecuador
•
P%#'-45: 0'
•
M)%+': 0'
9. PROCEDIMIENTO 9.1.
ENSAYO S.P.T
4.'.'. ;eterminar el lugar o espacio en el que se proceder# a reali%ar la pr#ctica. 4.'.2. 5rmar y colocar el tr/pode sobre el lugar en el que se reali%ara el ensayo, ajustarlo irmemente al suelo. 4.'.1. Colocar adecuadamente la polea, y los cabos para no tener inconvenientes en la pr#ctica.
5
4.'.4. Con ayuda de la broca se procede a ecavar en el suelo $asta una proundidad de 0.0m, el proceso de ecavación consiste en $acer girar la broca con ayuda unas llaves, para que el proceso de ecavación sea m#s r#pido se recomienda presionar las llaves $acia abajo. 4.'.. +recedemos a unir la barra de peroración conjuntamente con la barra gu/a y la cabe%a de golpe, para esto previamente de debe unir el tubo partido con la barra de peroración 4.'.@. 5poyar la barra de peroración en el ondo del po%o ecavado, con ayuda de la polea y los cabos levantamos el martillo o martinete de @1. Dg a una altura de cm y procedemos a dejar caer el martinete, reali%amos este proceso $asta que el martinete $aya penetrado ' cm en el suelo, registramos el n!mero de golpes. Este primer proceso se considera como un proceso de preparación y ajuste del ensayo, por lo que el
n!mero de golpes (8') registrados para penetrar los
primeros ' cm tiene un valor relativo. 4.'.. 5l momento del i%aje del martinete se debe veriicar que la ca/da del mismo sea completamente vertical. 4.'.3. na ve% penetrado ' cm en el suelo, se procede a levantar y dejar caer nuevamente el martinete desde la altura ya descrita para que penetre 10cm en el suelo, registramos el n!mero de golpes reali%ados (82) 4.'.. ;espu-s de $aber penetrado el martinete 10 cm en suelo, reali%amos el mismo proceso $asta que a$ora penetre 4 cm, de la misma manera procedemos a registrar el n!mero de golpes (81) 4.'.'0. na ve% penetrado el martinete 4 cm en el suelo procedemos a etraer el tubo partido, lo abrimos y el suelo que se encuentra en la parte superior (+rimeros 'cm) se procede a desec$arlo ya que esta parte de la muestra no se considera como representativa. 4.'.''. "e procede a reali%ar una descripción adecuada del suelo obtenido, evaluando los par#metros ya conocidos. 4.'.'2. +ara determinar la resistencia a '.0m Con ayuda de la broca nuevamente se procede a ampliar la proundidad del suelo $asta llegar a la proundidad requerida, el proceso de ecavación con la broca es el mismo que es descrito en el literal '.4. 4.'.'1. +ara determinar la resistencia de penetración en el suelo ensayado a m#s proundidad se reali%a el mismo procedimiento desde el literal '.'. al '.'.'' 4.'.'4. "i se desea anali%ar las propiedades del suelo a mayor proundidad, de debe reali%ar el mismo proceso anteriormente descrito. 4.'.'. :os valores obtenidos de proceden a anotar en el ormulario correspondiente para reali%ar los c#lculos necesarios.
9.2.
IDENTIFICACION DEL SUELO.
4.2.'. "e empie%a anotando la inormación del suelo. 4.2.2. 5 continuación se procede a identiicar si el suelo es grueso o ino.
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4.2.1. na ve% establecida la clasiicación del suelo, determinamos las principales caracter/sticas del suelo como son olor, color, plasticidad y consistencia, mediante la utili%ación de los sentidos del tacto, olato y vista, lo que procedemos a registrar en el ormulario correspondiente.
. CODIFICACION DE DATOS Y RESULTADOS
7
8
9
;. C
GOLPES /3= *
N = N 2 + N 3
82A 8!mero de golpes de 'cm a 10cm 81A 8!mero de golpes e 10cm a 4cm 8A 8!mero de golpes para 10cm ;atosA
N 2=3 cm N 3= 4 cm
10
N = N 2 + N 3 N =3 cm + 4 cm
N =7 cm
;.2.
RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN /R" Rp= N ∗4
kg cm
2
*pA *esistencia a la penetración 8A 8umero de golpes (10cm) ;atosA 8A cm
Rp= N ∗4
Rp=7∗4
( ) kg
cm
2
( ) kg
cm
2
Rp=28
;.3.
PRESIÓN ADMISIBLE /
σ adm A +resión admisible
kg cm
2
σ adm ¿
σ adm=
N
kg
10
cm
2
8A 8!mero de golpes (10cm)
D'+#: 8> cm
σ adm= 0.7
kg 2
11
σ adm=
σ adm=
N 10
7 10
( ) kg
cm
2
( ) kg
cm
2
>. CONCLUSIONES >.1.
CONCLUSIONES REFERENTES A LOS RESULTADOS ARROJADOS EN LA PR
.'.'
En el ensayo "+ a medida que se sigue avan%ando la peroración se pueden observar distintos tipos de suelo los cuales tendr#n dierente resistencia a la penetración debido a que est# en unción del n!mero de golpes y la proundidad, es as/ cuando se presenta un nivel re#tico su resistencia va a ser muc$o menor debido a que el suelo tiende a suavi%arse por las cargas impuestas.
.'.2. Con los resultados obtenidos a una proundidad de 10 cm se tiene una resistencia de penetración *p > 23 (DgFcm2) y una presión admisible de Gadm > 0, (DgFcm2) lo que de acuerdo con las tablas proporcionadas se puede concluir que es un 6 limo con una consistencia media. .'.1. 5 partir de los resultados obtenidos se puede concluir que la presión admisible y la resistencia de penetración nos permite darnos cuenta el comportamiento que presenta cada uno de los suelos , ensayos
los cuales deben complementarse con
aprendidos anteriormente en el laboratorio para as/ obtener las
propiedades mec#nicas del suelo.
>.2.
CONCLUSIONES REFERENTES A LA PR
.2.'. "e puede concluir que el ensayo "+ ("58;5*; +E8E*57<8 E") es una $erramienta de gran utilidad en el #mbito de la 7ngenier/a Civil, ya que con este ensayo se puede determinar la capacidad de soporte del suelo lo que ayudar# para
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disear correctamente los cimientos de una estructura la cual es de vital importancia para la construcción de las dierentes ediicaciones. .2.2. El ensayo de penetración est#ndar "+ es muy utili%ada por los ingenieros civiles debido a que este ensayo se basa en el n!mero de golpes obtenidos para as/ poder tener la inormación geot-cnica del suelo, adem#s una de las ventajas m#s importante es que permite determinar la compacidad y la resistencia que presenta el suelo a soportar cargas. .2.1. En un proyecto u obra civil es muy importante la reali%ación del ensayo "+ debido a que nos permite obtener los dierentes par#metros geot-cnicos de resistencia y deormabilidad en suelos granulares y en suelos co$esivos, adem#s nos ayuda a encontrar el nivel re#tico, deinir la capacidad de carga del suelo y encontrar la adecuada proundidad de cimentación. .2.4. El ensayo "+ es de suma importancia debido a que es un par#metro que nos sirve como base para la eploración del subsuelo, este tipo de ensayo es eectivo $asta '0 metros de proundidad, mediante este ensayo se puede locali%ar niveles re#ticos adem#s de lec$os rocosos los cuales son buenas bases para la cimentación.
?. 3.'.
RECOMENDACIONES 5l momento de reali%ar la pr#ctica se debe tener muc$o cuidado al utili%ar los instrumentos del :aboratorio ya que son muy delicados y el costo es muy elevado.
3.2.
"e recomienda tener muc$o cuidado en la utili%ación del martillo ya que este pesa @1, Dg y cae desde una altura de @ cm la cual en alg!n descuidado podr/a causar
3.1.
daos irreversibles. "e debe cerrar la bolsa r#pidamente donde se colocar# la muestra del suelo debido a que las condiciones del medio ambiente pueden aectar el contenido de $umedad
3.4.
de la misma. Es recomendable
tener conocimiento de la 8<*65 78E8 @3 E8"5H< ;E
+E8E*5C7<8 E"58;5* ("+) y procesos que se encuentran en vigencia, de esa orma se obtendr#n buenos resultados.
13
3..
5l momento de reali%ar la pr#ctica es recomendable buscar un d/a donde las condiciones clim#ticas no sean tan adversas para los estudiantes debido a los actores clim#ticos como una uerte lluvia o temperaturas elevadas que puedan aectar la correcta reali%ación de la pr#ctica.
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1=. ANEOS M+#$# $% %"&#'-45 $% )%&# ;entro de los m-todos de eploración de suelos eisten de dos tipos los m-todos directos y los m-todos indirectos. :os m-todos directos son los com!nmente utili%ados y sonA
P#6# ' -%&# '(-%+#: Es el m-todo m#s satisactorio para conocer las condiciones del subsuelo. Consiste en ecavar un po%o de dimensiones suicientes para poder introducirse en -l, eaminar los dierentes estratos del suelo en su estado natural y etraer muestras alteradas e inalteradas. "u aplicación eiciente resulta sobre suelos co$esivos.
P'&' "#+%'$#', ('%5# %&-#-$'&%: Es un m-todo manual de eploración somera que consiste en $incar un barreno y obtener muestras del tipo alterado, pero representativas en cuanto al contenido de agua. "e utili%a en lugares donde otros equipos mec#nicos no pueden ser usados.
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T)(# %&(8: Consiste en un tubo ailado de . a '0 cm de di#metro que se $incan a presión para obtener muestras relativamente inalteradas de suelos inos blandos o semiduros. "ondeo de penetración est#ndarA Con esta t-cnica se rescatan muestras alteradas de los suelos y se mide la resistencia al corte con el n!mero de golpes con el que se $inca el penetrómetro una distancia de 10 cm. El equipo consta de un penetrómetro el cual se $inca a golpes mediante un martinete de @1. Dg que cae desde @ cm de alto.
M)%+'$# D%5-#5: Consiste en dos tubos conc-ntricos que se $inca en el suelo para obtener muestras alteradas o inalteradas con ayuda de la inyección de luido de peroración que se $ace circular entre ambos tubos.
FIGURA 1
15
uber/a met#lica, tomamuestras y martillo met#lico BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA 2
6ontaje tr/pode, polea y cabo BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA 3
16
5juste de la tuber/a con llaves de tubo. BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA 9
+eroración con broca met#lica BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA
17
+eroración del suelo con broca met#lica BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA ;
BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA >
18
7%aje del martinete BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
FIGURA ?
6uestra del suelo en el tubo partido BuenteA Mrupo 1 6C"77, 20'@.
