I.
I. ENSAYOS EN CAMPOENSAYOS EN CAMPO A.
A. Ensayos en suelosEnsayos en suelos
Imagen 1.
Imagen 1.Ensayos insitu de suelosEnsayos insitu de suelos
Imagen 2.
Imagen 2.Equipos autopropulsadosEquipos autopropulsados
1.
1. Ensayo de Penetración Estándar (SPT)Ensayo de Penetración Estándar (SPT) La mayoría de personas tiene dificultad de
La mayoría de personas tiene dificultad de encontrar las informaciones explicitas y asíencontrar las informaciones explicitas y así poder realizar nuestro trabajo lo más rápido posible, aquí he preparado un documento poder realizar nuestro trabajo lo más rápido posible, aquí he preparado un documento
donde ustedes podrán tener la facilidad
Imagen 3.
Imagen 3.Ensayo de penetración estándar Ensayo de penetración estándar (SPT)(SPT)
La sigla traducida en ingles es “Standard P
La sigla traducida en ingles es “Standard Penetration”, estos tipos de ensayos se usan enetration”, estos tipos de ensayos se usan en elen el campo para obtener muestras de suelos que
campo para obtener muestras de suelos que generalmente son alteradas. Mediante estegeneralmente son alteradas. Mediante este método determinamos la resistencia del suelo a una
método determinamos la resistencia del suelo a una penetración de un tomamuestras tubular penetración de un tomamuestras tubular de acero.
de acero.
El ensayo “in situ” más común eEl ensayo “in situ” más común en el mundon el mundo
Muestreador cilíndrico partidoMuestreador cilíndrico partido
Norma ASTM D 1586 Norma ASTM D 1586
Martillo (140-lbs cae 30 pulgadas) (63.5-kg cae Martillo (140-lbs cae 30 pulgadas) (63.5-kg cae 0.76 metros)0.76 metros)
Tres incrementos de 6 pulgadas; Suma Tres incrementos de 6 pulgadas; Suma de los dos últimos incrementos = "N"de los dos últimos incrementos = "N" (golpes/pié)
(golpes/pié)
Imagen 4.
Procedimiento:
1) Se hincará una longitud de 15cm, anotando el número de golpes necesarios y después se hincará el tomamuestras hasta que penetre 30cm más anotando el número de golpes dados en cada intervalo de 15cm. El número de golpes para penetrar los 30cm se denominará como la resistencia a la penetración estándar o N. En caso de alcanzar 50 golpes durante la penetración el ensayo se rechazará.
2) Para recuperar las muestras al nivel de profundidad que usted determine, solamente tendrá que girar dicho tomamuestras para arrancarla del terreno y se eleva a continuación. Según los ensayos que se vayan a realizar se parafinará para evitar cambios de humedad. 3) Se recomienda que las muestras recuperadas de l suelo se introduzcan en unos recipientes herméticos, en los que se fijaran unas etiquetas do nde mencionen: localización,
denominación del sondeo, fecha, número de muestra, profundidad de ensayo, resistencia a la compresión del terreno.
Imagen 5. Muestreador de tubo abierto
Cálculo en gabinete
1) Con las muestras recuperadas tendrás que determinar el peso específico del suelo. 2) Realizarás un cuadro similar al que está mostrándose en la siguiente figura:
Donde:
N: Son los golpes anotados en campo
G’º: Es la presión efectiva por sobrecarga (G’º=h*γ) γ: Peso específico
Cn: Factor de corrección
Ccorr: Golpes corregidos (Ccorr=Cn*N) Nmedio: Es el golpe mínimo adoptado.
qadm: Capacidad admisible del terreno
3)Una vez calculado el Ncorr, entonces tendremos que calcular el ángulo de rozamiento interno:
4)Seguiremos calculando la cohesión según Morh. C=0.22*lnNcorr)*0.40 (kg/cm2)
5) Luego calculamos los coeficientes dependientes del ángulo de rozamiento interno. 6) Luego de haber calculado todos estos datos, entonces calcularemos la capacidad admisible del suelo:
qa= 0.50*Sc*C*Nc+0.04Y*B*Nr*Sr+0.10Sq*Y*h*Nq/F.S
VENTAJAS DESVENTAJAS
Sencillo y bajo costo Muestra alterada (solo para caracterización) Funciona en muchos tipos de suelos Número muy crudo para el análisis
Se puede utilizar en rocas blandas No aplicable en arcillas blandas y limos Disponible en todo el mundo Variabilidad e incertidumbre
2. Ensayo de Cono Estático (CPT)
El principio del ensayo es sumamente simple. Consiste en medir la reacción que opone el suelo a la penetración de un cono. Si P es esta reacción, y B el diámetro de la base del cono, se define el esfuerzo de la punta por la relación:
=15+√(20*Ncorr) ( grados )
La hinca del cono se hace de forma continua por medio de un varillaje sobre el cual se ejerce el esfuerzo.
Resulta evidente que si el varillaje tiene el mismo diámetro q ue el cono, y este es fijo con relación a aquel, el esfuerzo de penetración mide a la vez la resistencia de punta y la resistencia al rozamiento lateral.
Si se desea separar estos dos términos, procede que el cono puede desplazarse
independientemente de las varilla, o que un dispositivo apropiado permite medir la reacción del suelo al nivel del cono:
Ello conduce, pues, a distinguir dos tipos de aparatos:
Los penetrómetros de cono móvil, en los cuales el esfuerzo de punta se obtiene por penetración del cono sólo por debajo del fuste.
Los penetrómetros de cono fijo, en los que el cono y el fuste no tienen ningún movimiento relativo. La transición de los esfuerzos se hace en tonces bien por varillas bien por dispositivos eléctricos o hidráulicos.
Referencias:
Cono metálico electrónico - punta de aprox. 60° Norma ASTM D 5778
Empuje hidráulico a 20 mm/s No se obtienen muestras
Imagen 6.Procedimiento para CPT
Imagen 7.Vehículo para CPT (25 toneladas)
Imagen 8.Tipos de penetrómetros
VENTAJAS DESVENTAJAS Perfiles continuos rápidamente Alta inversión de capital
Varios perfiles por día Se requiere operadores muy capacitados Los resultados no dependen del operador Elementos electrónicos se dañan y
descalibran
Muy buena base teórica No toman muestras de suelo Muy bueno para suelos blandos No es apto para suelos gravosos o con
3. Ensayo de Veleta de Campo Estandarizado por la ASTM D - 2573.
Determina la resistencia al corte del suelo en situ.
El método consiste en insertar una veleta dentro el suelo y hacerla rotar hasta que el suelo falle al corte. Este método es ampliamente usado en una grán variedad de exploraciones debido a su facilidad de empleo, no pueden obtenerse muestras para el laboratorio.
Parámetros como la resistencia no drenada, son determinadas obteniendo el torque en el momento de la falla, la dimensiones de la veleta, etc. La veleta puede avanzar grandes profundidades con tan solo presionarla contra el suelo, pero como la veleta debe poseer paredes delgadas para disminuir la disturbación del suelo entonces solo debe ser aplicada a
suelos cohesivos suaves y medianamente suaves.
Imagen9.Procedimiento para ensayo de veleta de campo
VENTAJAS DESVENTAJAS
Permite obtener la resistencia no drenada de arcillas
Su usos se limita a arcillas y limos con Suv<200kPa
Equipos y ensayos muy sencillos Es lento y se gasta mucho tiempo Permite medir la sensitividad in situ Requiere de correlaciones empíricas
4. Ensayo de Presurometría
El procedimiento es simple: consiste en introducir, en una perforación, una sonda de medida cilíndrica tricelular dilatable radialmente.
Esta sonda está constituida por un cilindro metálico de un diámetro compatible con los diámetros de los taladros usuales, en general 60 m m, y revestida de una membrana de caucho. Esta unida a un controlador de presión-volumen que permite inyectar bajo una presión dada, con ayuda de un gas comprimido, una cierta cantidad de líquido entre el
núcleo metálico y la membrana deformable. La aplicación de una presión creciente permite ejercer sobre las paredes del taladro un campo de tensión cilíndrico y uniforme. La
variación del nivel del líquido en el controlador presión-volumen mide, pues, el campo de deformación correspondiente en función de las presiones y del tiempo.
El presurometro de Menard, que es el más utilizado, permite obtener las características de resistencia y deformación de suelos y rocas. El e nsayo suministra una gráfica de presión contra cambio volumétrico y este puede convertirse en una curva esfuerzo - deformación. El módulo de deformación también puede ser determinado.
Imagen 11.Gráficas del ensayo de presurometro
5. Ensayo de Placa Estático
Este ensayo se encuentra estandarizado por la ASTM D-1194.
El objetivo de este ensayo es obtener la capacidad portante y el coeficiente de balasto de los suelos, muy usado en el diseño de fundaciones.
Brinda de una forma muy práctica la capacidad portante de los suelos in situ. La prueba se basa en la aplicación de una sobrecarga que simula la acción de una zapata aislada. La sobrecarga aplicada, es controlada, definiendo el comportamiento de los suelos a diferentes intervalos de solicitación usando el camión de sondeos como carga de reacción. Esta prueba puede alcanzar resultados satisfactorios hasta profundidades de influencia de hasta 1.50 m.
La capacidad portante de los suelos depende de muchos factores como ser: el tipo de suelo, la geometría del plato de carga y la profundidad a la cual se aplica la carga, este tipo de información es primordial en el diseño en la investigación y el diseño de fundaciones.
Imagen 12.Ensayo de carga de placa
6. Ensayo de Permeabilidad
En el campo, la permeabilidad promedio de un deposito de suelo en la dirección del flujo se determina efectuando pruebas de bombeo de pozos. Durante la prueba, el agua es
bombeada a razón constante desde un pozo de prueba que tiene un revestimiento perforado. Se perforan varios pozos de observación a varias distancias radiales alrededor del pozo de prueba. Se hacen observaciones continuas del nivel del agua en el pozo de prueba y en los pozos de observación después de iniciado el bombeo, hasta que se alcanza un régimen permanente, el cual se establece cuando el nivel del agua en los pozos de prueba y
observación se vuelve constante. La expresión para la tasa de flujo del agua freática“q” hacia el pozo, que es igual a la tasa de descarga o gasto del bombeo, se escribe como:
Imagen 13.Prueba de bombeo en un pozo en un estrato permeable no confinado sobre un estrato impermeable.
7. Sísmica de Refracción
La Sísmica de Refracción es una técnica que consiste en medir el tiempo de propagación de las ondas elásticas, transcurrido entre un sitio donde se generan ondas sísmicas y la llegada de éstas a diferentes puntos de observación. Para esto se disponen una serie de sensores en línea recta a distancias conocidas, formando lo que se conoce como tendido sísmico o línea de refracción - o reflexión - sísmica.
Los métodos sísmicos de prospección se aplican ampliamente a problemas de exploración que involucran la detección y cartografía de límites subsuperficiales de geometría
normalmente simple.
La aplicación más común de la refracción sísmica en la ingeniería civil es para la
determinación de la profundidad a basamento en los proyectos de construcción de grandes represas hidroeléctricas, y para la determinación de las cond iciones (meteorización,
fracturación) y competencia de la roca en donde se asentarán las estructuras, así como por donde se realizarán los túneles. También es mu y útil para detección de fallas geológicas. Sin embargo posee importantes limitaciones, solo funciona cuando la velocidad de
propagación de las ondas aumenta con la profundidad. En el caso de suelos con capas
intermedias de menor velocidad este método arroja resultados erróneos. Además, en el caso de aplicaciones urbanas de ingeniería civil, este método encuentra inconvenientes debido a
sus requerimientos de abundantes zonas descubiertas ya que la longitud del tendido en superficie está directamente relacionada con el alcance de la exploración en profundidad.
Imagen 14.Ejemplo de una sección sísmica.
B. Ensayos en rocas
1. Ensayo de Compresión Uniaxial en Roca Débil
Consiste en apoyar un gato sobre una superficie lo mas plana posible de la roca y ponerlo en carga. Se anota entonces la penetración del pistón en función de las cargas aplicadas. Se realizan varios ciclos de carga. De ahí cabe deducir el grado de compacidad de la roca y su coeficiente de elasticidad.
No hay que olvidar que la profundidad en la cual se hacen sentir las sobrecargas es del orden de 1 a 1.5 veces el diámetro del aparato.
Es preciso asegurarse de antemano que este volumen es representativo del macizo. Es necesario también que el contacto entre el gato y la roca sea el adecuado. Se necesita imprescindible un enfoscado (capa de mortero para revestir la roca), de lo contrario, las primeras medidas no corresponden a la realidad.
Imagen 15.Resultado de un ensayo con gato, ejecutado en una roca fisurada. 2. Determinación de la Resistencia al Corte Directo, en discontinuidad de roca.
La resistencia al esfuerzo cortante de rocas se ha medido, algunas veces, empleando un dispositivo análogo al aparato de Casagrande. También en este caso es preciso que el bastidor cortante este en perfecto contacto con la roca.
Imagen 16.Dispositivo para un ensayo a cizallamiento de roca in situ.
El emplazamiento debe ser elegido en función de la orientación de las diaclasas, de los planos de estratificación y de los esfuerzos ejercidos por la estructura. La determinación de las tensiones en una pared de la galería, por ejemplo, se realiza disponiendo sobre está unos pequeños extensómetros, tomando después muestras del conjunto, de manera que se liberen las tensiones creadas. Su
evaluación viene dada por la diferencia de las indicaciones de los extensómetros, antes y después de la toma de muestras.
En lugar de tomar muestras se pueden realizar rozas (rozamiento) mediante un martinete, lo que permite introducir gatos planos en estas y someterlos a carga, hasta que los extensómetros vuelvan a tomar su valor inicial.
3. Ensayo de Carga en Placa Flexible y en placa Rígida
Se aplica este ensayo para determinar, tanto en suelos como en roca (en presas, túneles, desmontes, terraplenes, edificaciones, etc.) la deformabilidad in situ, la capacidad portante del terreno y el control de la compactación durante la
construcción de un terraplén.
Puede denominarse prueba de carga, desde el punto de vista geotécnico, a todo ensayo de campo que pretenda medir movimientos del terreno, a lo largo de un cierto período de observación, originados por la aplicación de esfuerzos
exteriores, que alternan el estado tensional que tenía antes de iniciarse la prueba. Es decir, cualquier ensayo que trata de determinar in situ una relación esfuerzo-movimiento en un determinado entorno del terreno ensayado y en unas
condiciones definidas de aplicación de dicho esfuerzo.
Normalmente, la aplicación de la carga se verifica por adición sucesiva de sobrecargas a través de un cierto elemento estructural relacionado directamente con el terreno, como pueden ser placas metálicas rígidas (caso de los ensayos de carga con placa in situ sobre suelos y rocas.
El equipo empleado por el Laboratorio de Geotecnia para las pruebas de carga consta de los siguientes elementos:
Placas de distintos tamaños y rigidez dependiendo de la carga máxima que se quiere aplicar (f30 cm, f60 cm, f30", # 30 cm y hasta 1 m2).
Una amplia gama de cilindros hidráulicos de 20 t a 300 t. También para casos excepcionales se dispone de cilindros hidráulicos de 500t y 1000t.
Material hidráulico necesario para el accionamiento de los cilindros hidráulicos en el momento de la aplicación de las cargas.
Elementos de control y registros de las cargas aplicadas (células de carga) y de los movimientos (transductores de desplazamiento).
Equipo de registro automatizado, para control de carga y movimientos, con apoyo informático.
Imagen 17.Montaje de los dispositivos para el ensayo de carga sobre placa en dirección vertical y dirección horizontal en e l interior de una galería excavada en roc a. 4. Ensayo con el Método de Fracturamiento Hidráulico
Existen dos métodos del estado de estrés en Roca In-Situ:
Hidro-fracturamiento (HF),
Ensayo Hidráulico de Fracturas Pre-Existentes (HTPF)
El HF y el HTPF son métodos de estimación en terreno en un hoyo de sondaje donde una sección del sondaje se sella y se le inyecta algún fluido hidráulico a tasa constante hasta iniciar una fractura en la roca (HF) o hasta que una fractura pre-existente se abre, el bombeo se detiene, la presión se relaja y se vuelve a bombear produciendo un registro de presión v/s tiempo. La orientación de las
fracturas se obtiene usando un “oriented impression packer” u otros métodos geofísicos en el sondaje. La orientación de las fracturas depende los estreses principales y cuando la fractura y el sondaje son casi verticales entonces el
estrés vertical se considera como principal e igual en magnitud a la presión litostática (HF). Con el HTPF se evalúa los estreses normales soportados por planos de fractura con diferentes orientaciones pudiéndose obtener las 6
componentes del tensor mediante la inversión de estos datos, independiente de la orientación del sondaje.
4.1. Supuestos y limitaciones 4.1.1. Hidro-Fracturamiento (HF)
No hay una profundidad teórica que limite al método, mientras el sondaje llegue y la roca se comporta de manera frágil.
El eje del sondaje debe ser paralelo a algún estrés principal, el que debe estar contenido en el plano de la fractura inducida. Fracturas “en echelon” indican que éstos no son paralelos.
Se asume que la orientación de la fractura persiste al alejarse de la pared del sondaje.
La masa de roca se asume homogénea, elástica e isotrópica y se requieren estimaciones de la presión de poros y de la resistencia de la roca a la tensión.
4.1.2. Ensayo Hidráulico de Fracturas Pre-Existentes (HTPF)
No hay una profundidad teórica que limite al método, mientras el sondaje llegue y la roca se comporta de manera frágil.
Se asume que planos de debilidad están pre-existentes en la roca y que éstos no están alineados y que pueden ser abiertos
mecánicamente y se debe verificar que sólo una fractura se ha abierto pues esto cambie el campo de estrés local.
Se asume que la orientación de la fractura persiste al alejarse de la pared del sondaje.
Se requiere un mínimo teórico de 6 ensayos para estimar las 6 componentes del tensor, pero se recomiendan más.
Es válido para cualquier orientación del sondaje, es independiente de la presión de fluido y no requiere determinar propiedades del material
Asume una roca homogénea en el volumen en estudio. 4.2. Procedimiento
Primero se sella el intervalo a testear por medio de “packers” de goma inflables (imagen18), luego se bombea un fluido hidráulico (normalmente agua) en el intervalo a un flujo constante hasta inducir una fractura (HF), el flujo se detiene y se registra la evolución de la presión mientras el fluido va percolando por la roca (imagen 19), aquí se registra la presión de ruptura (Pb) y como luego la presión desciende, primero rápidamente y luego más lentamente, ésta equivale a
Imagen 18.Configuración típica del equipo para ensayo de Hidro-Fracturamiento (HF).
Se vuelve a bombear con el mismo flujo 3 o 4 veces más para estudiar la re-apertura de las fracturas (HTPF), pero en estas veces el peak de presión equivaldrá a la presión de re- apertura (Pr).
Luego para obtener otras estimaciones de la presión de cierre Ps, que es muy importante para el HTPF y complicada de estimar, se tienen pasos adicionales opcionales. Primero se aumenta nuevamente la presión pero con un flujo bajo. La presión se estabilizara en un lateau (imagen 19, step-rate pressure cycle) para luego aumentar el flujo hasta llegar nuevamente al siguiente plateau y así
sucesivamente hasta la re-apertura.
II. ENSAYOS DE LABORATORIO A. Ensayos en suelos
1. Contenido de humedad (ASTM D-2216)
El contenido de humedad se define como la relación que existe entre el peso del agua presente en un suelo y el peso del suelo seco, junto con los límites de consistencia nos dan una idea del comportamiento del suelo, este parámetro aunque ofrece poca información acerca del suelo estudiado es ampliamente usado en todos los campos de la geotecnia. Este ensayo dura 24 hrs.
Imagen 19.Horno con muestras
2. Gravedad especifica
La Gravedad específica está definida como la relación entre el peso unitario de los sólidos existentes en el suelo y el peso unitario de agua a 20°C. Este parámetro es necesario para determinar las relaciones peso/volumen de los
suelos. El ensayo se realiza en picnómetros o también en frascos volumétricos, existiendo dos procedimientos, para especímenes secados al horno, para especímenes húmedos (caso de suelos orgánicos o suelos finos altamente plásticos).
3. Distribución granulométrica
El análisis granulométrico es utilizado para obtener la distribución del tamaño de partículas en una masa de suelo con la finalidad de poder clasificarlo. El método del tamizado mecánico se usa en suelos granulares que poseen poco o nada del material fino (limos y arcillas). Para determinar la distribución de tamaños de partículas en los suelos finos se utiliza el an álisis por hidrometría. 4. Determinación del límite líquido y límite plástico
Los parámetros que se obtienen con este ensayo son, el Límite Líquido, el Límite Plástico y el índice de plasticidad.
A las arcillas y a los suelos de grano fino, se les puede dar consistencia líquida mezclándolos con agua, cuando este contenido de humedad se reduce por evaporación y volvemos a mezclar la muestra, obtenemos un material plástico como masilla. Si el contenido de humedad se reduce más, el material se hace semisólido y se rompe o se desmigaja cuando se deforma. Estos límites nos ayudan a tener mejor definidas las fronteras entre los estados líquido, plástico, semisólido y sólido para así junto con el contenido de humedad del suelo determinar el estado del mismo y su comportamiento mecánico para su empleo.
Imagen 20.Copa de Casagrande 5. Ensayo de Corte Directo
El equipo para corte directo consiste en una caja de corte metálica en la que se coloca el espécimen. Las muestras pueden ser circulares o cuadradas. La caja está cortada en dos partes horizontalmente. La fuerza normal sobre el espécimen se aplica desde la parte superior de la caja de corte. El esfuerzo normal sobre los especímenes debe ser tan grande como 1000 kN/m2. La fuerza cortante es
aplicada moviendo una mitad de la caja respecto de la otra para generar la falla en ele espécimen de suelo. Dependiendo del equipo, la prueba de corte puede ser controlada por el esfuerzo o por la deformación unitaria.
El funcionamiento del dispositivo de corte se basa en sujetar el espécimen firmemente entre dos piedras porosas, de modo tal que no se pueda aplicar un torque al espécimen. El dispositivo de corte deberá suministrar medios para aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, para medir cambio en el espesor del espécimen, para permitir el drenaje de agua a través de piedras porosas, y para sumergir al espécimen en agua. El dispositivo deberá ser capaz
de aplicar una fuerza tangencial para cortar el espécimen a lo largo de un plano de corte predeterminado (corte simple) o planos de corte (corte doble) paralelos a las caras del espécimen. Los pórticos que sujetan al espécimen deberán ser lo suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el corte. Las
diferentes partes del dispositivo de corte deberán ser hechas de un material no sujeto a corrosión por sustancias dentro del suelo o la humedad del suelo.
Imagen 21.Máquina manual para realizar el ensayo de corte directo
6. Ensayo de Compresión no Confinada
Su objetivo es determinar rápidamente el esfuerzo de compresión y la
resistencia al corte de suelos que tienen la suficiente cohesión para permitir el ensayo en estado no confinado.
El ensayo consiste en aplicar rápidamente una carga axial a la muestra hasta llegar a la falla. Durante el ensayo es necesario medir la deformación que sufre el espécimen de suelo para poder determinar la gráfica de esfuerzo normal vs deformación axial, de la cual se obtienen los parámetros de resistencia del suelo.
7. Ensayo triaxial
La prueba triaxial de corte es uno de los métodos más confiables para
determinar los parámetros de la resistencia cortante. Se usa ampliamente tanto para investigaciones como pruebas convencionales. La prueba se considera
confiable por las siguientes razones:
Proporciona información sobre el comportamiento
esfuerzo-deformación unitaria del suelo, cosa que no hace la prueba de corte directo.
Proporciona condiciones más uniformes de esfuerzo que la prueba de corte directo con sus concentraciones de esfuerzos a lo largo del plazo de falla.
Proporciona más flexibilidad en términos de trayectoria de carga. En la prueba de corte triaxial se usa generalmente un espécimen de suelo de aproximadamente 36mm de diámetro y 76mm de longitud. El espécimen queda encerrado por una membrana delgada de hule y se coloca dentro de una cámara cilíndrica de plástico que se llena usualmente con agua o glicerina. El espécimen queda sometido a una presión de confinamiento por compresión de
confinamiento por compresión del fluido en la cámara.
Para generar la falla cortante en el espécimen, se aplica un esfuerzo axial a través de un émbolo vertical de carga. El esfuerzo se suma en una de dos maneras:
1. Aplicación de pesos muertos o presión hidráulica en incrementos iguales hasta que el espécimen falla.
2. Aplicación de deformación axial a razón constante por medio de una prensa de carga con engranajes o hidráulica. Esta es una prueba por deformación unitaria controlada. La carga axial aplicada por el embolo de carga
correspondiente a una deformación unida al émbolo. 7.1.Prueba no consolidado- no drenado:
La prueba no consolidada – no drenada es usualmente llevada a cabo sobre especímenes de arcilla y depende de un concepto de resistencia muy importante para los suelos cohesivos saturados. El esfuerzo axial agregado en la falla es prácticamente el mismo independientemente de la presión de confinamiento en
7.2. Prueba consolidado- no drenado:
Esta prueba es el tipo más común de prueba triaxial. En esta, el espécimen de suelo saturado es primero consolidado por una presión en todo su alrededor del fluido en la cámara, que resulta en drenaje. Después que la presión de poro del agua generada por la aplicación de la presión de confinamiento es
completamente disipada, el esfuerzo desviador sobre el espécimen se incrementara para causar la falla cortante. Durante esta fase, la línea de drenaje desde el espécimen se mantiene cerrada. Como el drenaje no se permite, la presión de poro de agua crecerá.
Imagen 23.Equipo de ensayo triaxial
8. Ensayo de permeabilidad
La permeabilidad de los suelos depende de varios factores: viscosidad del fluido, distribución del tamaño de los poros, distribución granulométrica, relación de vacios, rugosidad de las partículas minerales y grado de saturación del suelo.
Existen dos pruebas para determinar la permeabilidad hidráulica del suelo en laboratorio: la prueba de carga constante y la prueba de carga variable; la primera se realiza principalmente para suelos de grano grueso. Sin embargo para los de grano fino, la tasa de flujo a través del suelo es muy pequeña y se prefieren por ello las pruebas de carga variable.
8.1. Prueba de la carga constante
Un arreglo típico de la prueba de permeabilidad bajo carga constante se muestra en la imagen 24. En este tipo de arreglo de laboratorio, el suministro de agua se ajusta de tal manera que la diferencia de carga entre la entrada y la salida
permaneces constante durante el periodo de prueba. Después que se ha
establecido una tasa constante de flujo, el agua es recolectada en una probeta graduada durante cierto tiempo.
Imagen 24.Prueba de permeabilidad bajo carga constante
8.2. Prueba de la carga variable
Un arreglo típico de la prueba de la prueba de permeabilidad bajo carga variable se muestra en la figura 25. El agua de una bureta fluye a través del suelo. La diferencia inicial de carga, en el tiempo t=0 es registrada y se permite que el agua fluya a través de la muestra de suelo de manera que la
diferencia final de carga en el tiempo
9. Ensayo Proctor Modificado y CBR 9.1. Proctor Modificado
Con el desarrollo de rodillos pesados y su uso en la compactación de campo, la Prueba de Proctor Estándar fue modificada para representar mejor las condiciones de campo. A esta se le llamo prueba Proctor Modificada. Para llevar a cabo la Prueba de Proctor Modificada se usa el mismo molde, con un volumen de 943.3 cm3. El suelo es compactado en 5 capas por un pisón de 44.5 N. La caída del martillo es de 457.2 mm. El número de golpes de martillo por capa es de 25 como en la prueba de Proctor Estándar.
Debido a que incremento el esfuerzo de compactación, la prueba Proctor modificada resulta en un incremento del peso especifico seco máximo del suelo. El incremento del peso
específico seco máximo es acompañado por un decremento del contenido de agua óptimo.
Imagen 26.Equipo para el ensayo de Proctor Modificado
9.2. CBR
Diferenciamos distintos tipos de CBR en función de la calidad d e 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 prever 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.
La gráfica obtenida por lo general es una curva con el tramo inicial recto y el tramo final concavo hacia abajo; cuando el tramo inicial no es recto se le corrige.
Con la gráfica observamos los valores de la carga que soportaba el suelo cuando el pistón se había hundido 2.5 mm y 5mm y los expresamos en tanto por ciento ( % ), tomando como índice CBR el mayor de los porcentajes calculados.
A. Ensayos en rocas
1. Ensayo Compresión No Confinada
Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (c), por la expresión: c = qu / 2 ( kgs/cm2 )
Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es cero (ya que al suelo lo rodea sólo la presión atmosférica) y que el ángulo de fricción interna (φ) del suelo se supone cero. 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 (σ3=0), realizándolo en condiciones no drenadas. Se podrá realizar de dos maneras,
mediante un control de deformación o bien, mediante un control de esfuerzos. El primero, es ampliamente utilizado, controlando la velocidad de avance de la plataforma del equipo. El segundo, requiere ir realizando incrementos de carga, lo que puede causar errores en las deformaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga, por lo que resulta de prácticamente nula utilización. Las probetas deben cumplir con las
siguientes condiciones: diámetro mínimo 33 mm, tamaño máximo de las partículas menor que 1/10 de su diámetro. relación altura-diámetro (L/D) debe ser lo suficientemente grande para evitar interferencias en los planos potenciales de falla a 45º y lo suficientemente corta para evitar que actúe como columna; para satisfacer ambos criterios, se recomienda una
relación L/D comprendida entre 2 y 3. Metodología de ensayo. Equipo necesario. Máquina de compresión, con sistema de lectura de carga de rango bajo. Un dial o lector de
deformación, con curso de al menos 20% del largo de la probeta y precisión de 0,01 mm. Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ± 5º C.
