Universidad católica los ángeles de Chimbote. ASIGNATURA: MECANICA DE SUELOS I ESTUDIANTE: GRUPO “B” AYACUCHO – PERÚ 2020

ENSAYOS – MECÁNICA DE SUELOS - I Esta investigación sobre los ensayos de mecánica de suelos, ha sido desarrollado como referencia y se ha recopilado información sobre los ensayos que se desarrollan en el país estableciendo un procedimiento detallado del método a desarrollar en el laboratorio, así mismo el desarrollo de la infraestructura que se está teniendo y que hace que cada día se preste mayor atención a cada uno de los procedimientos de la Ingeniería Civil con el fin de desarrollar proyectos que cumplan con las necesidades de los usuarios y presten servicios óptimos, seguros y confiables

1. ENSAYO SPT En los sondeos mecánicos es habitual realizar ensayos de penetración Standard (SPT) en diferentes profundidades. Este ensayo consiste en clavar una cuchara estandarizada mediante una maza de 63,5 Kg que cae libremente desde una altura de 76.2 cm. Previamente se realizan unas señales, de forma que se diferencian cuatro tramos de 15 cm cada uno. El resultado consiste en contar el número de golpes necesarios para introducir la cuchara en el terreno cada tramo de 15 cm. La primera serie de golpes no se contabiliza dado que se considera que el terreno en esta zona esta alterado. Se contabiliza el número de golpes de las dos series siguientes, la suma de las cuales es el índice NSPT que equivale al número de golpes necesarios para profundizar la cuchara 30 cm en el terreno Este ensayo se rige mediante la norma técnica peruana (NTP, 339.133)

REALIZACION DEL ENSAYO Se realiza un taladro hasta la cota deseada y en el fondo del mismo se introducen un tomamuestras de dimensiones estándar que consta de 3 elementos, Zapata tuvo bipartido y cabeza de acoplamiento con el varillaje. Se hincha el tomamuestras o cuchara SPT contando el número de golpes necesarios para hinchar tramos. Cuando el terreno es muy resistente se detiene la prueba por rechazo, anotando la penetración realizada y el número de golpes correspondientes. Preparación y calidad del sondeo, el cual se debe realizar de forma tal que sus paredes se mantengan estables para lo cual en muchas ocasiones es necesario entubarlo utilizando tubería de revestimiento o agregado lodos bentoníticos al fluido de perforación.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Se obtiene muestras de suelo y valor de resistencia. Sencillo y de bajo costo. Funciona en muchos suelos. Se puede usar en rocas blandas Disponible a nivel mundial. DESVENTAJAS La muestra obtenida es alterada sólo para caracterización Se obtiene un valor muy crudo hay que saber interpretar Puede haber mucha variabilidad e incertidumbre.

2. ENSAYO CPT Esta prueba se realiza sobre el terreno mediante la penetración de una punta cónica de forma continua y constante que mide la resistencia por punta (qc) a la penetración y el rozamiento lateral (fs) de dicha punta. El método de prueba consiste en empujar un cono instrumentado con la punta hacia abajo hacia el suelo a una velocidad controlada de 1,5 - 2,5 cm por segundo. la resolución del CPT al delinear capas estratigráficas está relacionada con el tamaño de la punta del cono con puntas de cono típicas que tiene un área de sección transversal de 10 ó 15 cm cuadrados corresponde a diámetros de 3,6 y 4,4 cm. Este ensayo se rige mediante la norma técnica peruana (NTP 339.148)

REALIZACION DEL ENSAYO El ensayo de penetración en Cono es un método utilizado para determinar las propiedades de ingeniería geotécnica de los suelos y delinear la estratigrafía del suelo. inicialmente se desarrolló en décadas de 1950 en laboratorio grandes de mecánica de suelos en Delft para investigar suelos blandos. Basado en historia también se lo llama a la prueba del cono holandés, hoy en día el cono de penetración Test (CPT) es uno de los métodos de suelos más utilizados y aceptados por la investigación de suelos en todo el mundo.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Perfiles continuos rápidamente casi en tiempo real Varios perfiles por día Los resultados no dependen del operador Tienen base teórica Muy bueno para suelos blandos. DESVENTAJAS Alta inversión de capital Se requiere operadores capacitados Elementos electrónicos se dañan y descalibran No toma muestras de suelo No es apto para suelos gravosos o con bloques

3. ENSAYO DPSH El ensayo de penetración dinámica DPSH, es utilizado por la energía que proporciona es más elevada permite reconocer terrenos más resistentes y a mayor profundidad. Este ensayo rige mediante la norma UNE 103-801

REALIZACION DEL ENSAYO La masa pesa 60 y 3,5 kg y se deja caer desde una altura de 76 cm no pudiendo el conjunto de dispositivos de golpeo exceder de 115 kg, la punta o cono de penetración presenta un ángulo de ataque de 90 grados y está unida solidariamente al varillaje, la puntada del penetro puede ser recuperable o perdida. Se cuenta el número de golpes necesarios para hinchar la puntaza en el suelo de 20 centímetros y se denomina n20, el ensayo se da por finalizado cuando tres valores sucesivos sean iguales o superiores a 75 golpes, un valor alcanza 100 golpes o más o el rozamiento de las varillas sea superior a 200 n.m.

4. ENSAYO DPL Este ensayo consiste en medir la resistencia a la penetración de una puntaza cónica metálica que va acoplada a un varillaje y se hincha en el terreno mediante golpeo. Haciendo que era una masa de un peso determinado desde una altura constante. La información obtenida es de tipo continuo, ya que las mediciones de resistencia a la penetración se efectúan durante todo el proceso de hincha. Presenta una masa de 10 kilogramos que cae desde una altura de 0,5 m, se mide los golpeos necesarios para que el varillaje penetre 10 cm y se le denomina n10. Este ensayo se rige mediante la norma técnica peruana (NTP 339.159)

5. ENSAYO CORTE VELETA La prueba de corte de veleta se usa para determinar, la resistencia cortante no drenada (su) y la sensitividad (st) en suelos cohesivos saturados, particularmente en arcillas blandas. Consiste en hinchar el terreno un "Molinete" constituido por cuatro placas de acero ortogonales solidarias a un varillaje y medir el par de torsión T al girar el dispositivo hasta la rotura del terreno. Como el cizallamiento es relativamente rápido, el agua no tiene tiempo a ser evacuada y se trata entonces de un ensayo consolidado y no drenado (uu). Este ensayo se rige mediante la norma técnica peruana (NTP 339.155 y ASTM D-2573)

REALIZACION DEL ENSAYO Introducir las palas al menos 5h por debajo del fondo del sondeo o desde la superficie del terreno Rotar las palas desde la superficie empleando un dispositivo reductor para lograr la velocidad de agua (0.1°/seg) (0.6°/min) Medir el momento torsor T necesario hasta romper el terreno a lo largo de una superficie Medir el rozamiento del Niple de Unión con el varillaje para correcciones posteriores Medir la resistencia residual una vez alcanzada rotura del terreno Los intervalos entre los ensayos de vencer al menos de 0.5/0.7 m entre si.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Se aplica directamente en campos No se tiene que transportar la muestra Permite saber la sensitividad Equipos y ensayos muy sencillos. DESVENTAJAS Su uso se limita arcilla y limos Es lento y se gasta mucho tiempo Requiere correlaciones empíricas

6. ENSAYO DE ANALISIS GRANULOMETRICO Nos permite la determinación cuantitativa de la distribución de tamaños de partículas de suelo. Se basa en la norma técnica peruana (NTP. 339.128. o la ASTM D422) En la norma se describe el método para determinar los porcentajes de suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el ensayo, hasta el de 0.074 mm (N° 200)

7. ENSAYO DE LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD. Límite líquido: es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo se comporta como un material plástico. a este nivel de contenido de humedad el suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso. Límite plástico: es el contenido de humedad por debajo del cual se puede considerar el suelo como material no plástico. Límite de contracción: es el contenido de humedad por debajo del cual no se produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo.

REALIZACION DEL ENSAYO Límite líquido: consiste en colocar una muestra humedad en la copa de casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el número de golpes requerido para cerrar la ranura. Si el número de golpes es exactamente 25 el contenido de humedad de la muestra es el límite líquido. El procedimiento estándar es efectuar por lo menos tres determinaciones para tres contenidos de humedad diferentes, se anota el número de golpes y su contenido de humedad. Luego se grafican los datos a escala semilogarítmica y se determina el contenido de humedad para n = 25 golpes. PROCEDIEMIENTO: Preparar la muestra seca, disgregándola, por la malla número 40 para poder obtener una muestra representativa de unos 250 gramos aproximadamente. La ranura debe apreciarse claramente hice se pare completamente la masa del suelo en dos partes. La mayor profundidad del suelo en la copa debe ser igual a la altura de la cabeza del acanalador ASTM. Si se utiliza la herramienta casa grande se debe mantener firmemente perpendicular a la superficie de la copa, de forma que la profundidad de la ranura sea homogénea.

REALIZACION DEL ENSAYO Límite plástico: Es la humedad correspondiente En el cual el suelo se cuartea y quiebra al formar pequeños rollitos o cilindros pequeños. Conjuntamente con el límite líquido, el límite plástico es usado en la identificación y clasificación de suelos. Equipos: Balanza con sensibilidad 0.01gr Placa de vidrio esmerilado de por lo menos 30 cm de lado de forma cuadrada por 1cm de espesor. Horno Espátula de acero inoxidable Cápsula de evaporación para el mezclado Taras numeradas PROCEDIMIENTO: Se trabaja con el material preparado para el límite líquido se toma proxy de aproximadamente 20 gr. Luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia la cual pueda enrollarse sin que se pegue a las manos y mezclándolo continuamente sobre la placa de vidrio

8. ENSAYO CONTENIDO DE HUMEDAD Este ensayo tiene por finalidad determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo está formado por la suma de sus aguas libre, capilar la importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la cantidad de aire una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este, especialmente en aquellas texturas más finas. Se rige mediante la norma técnica peruana (NTP. 339.127) Equipos: Balanza Tara Horno

9. ENSAYO DENSIDAD INSITU Control de compactación determinación de la densidad "INSI TU" Método del cono de arena: Es un método en desuso pero que debe utilizarse Como calibración de otros métodos, representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello una arena estandarizada compuesta por arena silícea normalizada. Método con densímetro nuclear: la determinación de la densidad y humedad a través de este método, está basada en la interacción de los rayos gamma provenientes de una fuente radioactiva y electrones de las órbitas exteriores de los átomos del suelo, la cual es captada por un detector gama situado a corta distancia de la fuente emisora sobre dentro o adyacente al material a medir.

10. ENSAYO DE PROCTOR Es un ensayo de compactación de suelo que tiene como finalidad obtener la humedad óptima de compactación de un suelo para una determinada energía de compactación. La humedad óptima de compactación es aquella humedad (% de agua) para la cual la densidad del suelo es máxima, es decir la cantidad de agua que hemos de añadir a un suelo para poderlo compactar al máximo con una energía concreta, existen dos tipos de ensayos proctor. La realización de un tipo u otro deberá estar de acorde con el material y el equipo de compactación que se utilizará en obra

11. ENSAYO EDOMETRICO O DE CONSOLIDACIÓN Se entiende Como consolidación de un material la deformación o reducción de tamaño que sufre cuando es sometido a una carga. la finalidad de este ensayo es determinar la velocidad y grado de asentamiento que experimentará una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie de incrementos de presión o carga. el fenómeno de consolidación se origina debido a que si un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorberá parte de dicha carga, puesto que esta es incomprensible pero con el transcurso del tiempo escurrir a y el suelo ir a absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga, origina cambios de volumen la masa de suelo, iguales al volumen de agua drenada. La consolidación del suelo produce asientos en las cimentaciones. estos asientos pueden producirse más o menos rápidamente en función de la granulometría y de la facilidad con la que se puede escapar el agua intersticial. los suelos arcillosos asientan más y más lentamente que los arenosos. el ensayo debe realizarse sobre una muestra inalterada tomada en sondeo

12. ENSAYO CORTE DIRECTO Con este ensayo se obtienen dos parámetros del suelo, la cohesión y ángulo de fricción interna. Se usa el aparato de corte directo, qué consiste en una caja de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos mitades dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosamente en ambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (esfuerzo normal) y luego una carga horizontal (esfuerzo cortante) creciente qué origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra.

13. ENSAYO COMPRESIÓN CONFINADA Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada (Qu) de un cilindro del suelo cohesivo o semi cohesivo e indirectamente la resistencia al corte (c) por la expresión c = Qu / 2 (kgs/cm2) este ensayo es ampliamente utilizado, ya que constituye un método rápido y económico. Consiste en un ensayo uniaxial, en donde la probeta no tiene soporte lateral.

14. ENSAYO TRIAXIAL Consolidado drenado (C.D): Se trata de confinar las tres probetas a presiones diferentes y a continuación romper la muestra a través del pistón vertical la rotura se realiza lentamente para corregir cualquier variación intersticial que pudiera inducir a la rotura con la presión de agua del exterior. Consolidados no drenado (C.U): Se diferencia del anterior en que una vez terminada la consolidación se cierra el drenaje de agua exterior esto permite conocer las tensiones efectivas en la probeta en todo momento. No consolidado y no drenado (U.U): Sirve para determinar la resistencia de un suelo en condiciones de resistencia a corto plazo, la densidad la adherencia y unión entre partículas permanecen intactas independientemente del nivel de carga.

15. ENSAYOS QUÍMICOS Ensayos destinados a determinar la agresividad del terreno con las estructuras proyectadas en el mismo, especialmente en las estructuras de hormigón como suelen ser las obras de drenaje. Contenido en materia orgánica Contenido en sulfatos solubles en suelos Acidez del suelo

16. ENSAYO CBR Mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub base y base de pavimentos. Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Diferenciamos distintos tipos de CBR en función de la calidad de suelos, a saber: CBR suelos inalterados. CBR suelos remoldeados. CBR suelos gravosos y arenosos. CBR suelos cohesivos poco o nada plásticos. CBR suelos cohesivos plásticos. Este procedimiento puede efectuarse en terreno compactado. Este procedimiento mide la carga necesaria para penetrar un pistón de dimensiones determinadas a una velocidad previamente fijada en una muestra compactada de suelo después de haberla sumergido en agua durante cuatro días a la saturación más desfavorable y luego de haber medido su hinchamiento. La muestra se sumerge para poder proveer la hipotética situación de acumulación de humedad en el suelo después de la construcción. Por ello, después de haber compactado el suelo y de haberlo sumergido, se lo penetra con un pistón el cual está conectado a un pequeño "plotter" que genera una gráfica donde se representa la carga respecto la profundidad a la que ha penetrado el pistón dentro de la muestra.

17. ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁTICA (CPT) Y PIEZO CONO (CPTU) El ensayo se realiza en general en suelos de granulometría más fina que con grava o roca conduce al rechazo del ensayo y puede ocasionar daños en los equipos. Los suelos blandos (tanto granulares como cohesivos) constituyen el campo de aplicabilidad óptima de este ensayo. Equipos: Punta o sondas CPT/ CPTU Varillaje de hinca Equipo de toma de datos en superficie Sistema de empuje o inca Conos ( mecánicos y eléctricos)

18. ENSAYO PRESIONOMÉTRICO Consiste en efectuar una puesta en carga lateral creciente del terreno por medio de una sonda cilíndrica dilatable radialmente y que introducen un taladro. Se trata de un ensayo carga- deformación. Consta de tres componentes principales: Unidad de control y lecturas (CPV) que permanece en superficie Sonda presionó métrica Tubulares que unen la CPV y la sonda presionó métrica

19. ENSAYO DILATOMÉTRICO DE MARCHETTI: DMT Consiste en una paleta plana que se hincha en el terreno y está provista de una fina membrana metálica circular expandible horizontalmente en el suelo mediante gas a presión. la inca en el terreno se puede realizar mediante penetración estática o dinámica dependiendo de las características del terreno y o equipo de hinca. se determinan la presión requerida para iniciar el movimiento de la membrana y la presión para realizar un desplazamiento de 1,1 mm en el centro de la misma a intervalos regulares usualmente 20 cm. El ámbito de aplicación del ensayo es tanto en suelos granulares como cohesivos, de poco a muy densos y de blandos y duros respectivamente. Desde un punto de vista geológico geotécnico presenta tres aplicaciones principales: Determina el perfil estratigráfico del terreno Evaluar los parámetros geotécnicos de las capaz travezadas calcular la capacidad portante del terreno y asientos frente a solicitaciones externas

20. ENSAYO DEL SISTEMA SUCS Dada la complejidad y el sin número de variables que puede presentar el suelo en la naturaleza, ha sido necesario crear sistemas que permitan clasificarlos y establecer criterios para su identificación. A continuación se presenta un procedimiento basado en El Sistema Unificado De Clasificación De Suelos (SUCS) y algunas tablas de otras referencias que permiten clasificar los suelos en función de los resultados obtenidos en los ensayos de Límites de Atterberg y Granulometría. Si el porcentaje de suelo que pasa por el tamiz N° 200 es menor a 50 %, se trata de un suelo de grano grueso y se siguen los siguientes pasos: Si el porcentaje de gravas es superior al porcentaje de arenas, el suelo es tipo grava.