UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA DE SUELOS 2 ING. TATIANA DRANICHNIKOVA INFORMES JOSSELIN ALCUASER EXTRACCIÓN DE LA MUESTRA INTRODUCCIÓN El muestreo es una fase inicial y de vital importancia en la evaluación de un suelo; y en nuestro caso para aplicar los distintos ensayos y así lograr resultados positivos dentro del proyecto. Las muestras no solo deben ser representativas, sino que deben estar en una cantidad adecuada. El muestreo es la acción de recoger una muestra, debe primar el sentido de obtener una muestra representativa, es decir obtener una porción cuyas características y condiciones sean similares e identifiquen el total relativo del material. El 9 de Diciembre del año 2017, los estudiantes de Mecánica de Suelos II se dirigieron al sector de Pintag (vía Sangolquí-Pifo) , para obtener una muestra de suelo duro y así determinar en laboratorio sus propiedades. Los procedimientos de muestreo implican técnicas que es necesario tener en cuenta a fin de obtener en forma adecuada y con el menor error posible la porción de un 'todo' que tendrá la particularidad de representar a la cantidad total. Es importante que dichas etapas se realicen en el marco del aseguramiento de la calidad. OBJETIVO GENERAL Determinar cómo se debe realizar el muestreo del suelo para su posterior análisis OBJETIVOS ESPECIFICOS Obtener muestras cubica de medidas de 30x30x30cm Proteger la muestra con una funda plástica para no alterar sus propiedades Llevar la muestra obtenida al laboratorio MATERIALES Y EQUIPO Machetes Picos Azadón Fundas Cinta Adhesiva Pico Flexómetro Automóvil Pala PROCEDIMIENTO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Trasladarse al lugar de la extracción. Solicitar la autorización al propietario del terreno del que se obtendrá la muestra. Diferenciar las Áreas de donde se pretenda sacar la muestra. Dibujar en el terreno la forma de la muestra. Con la utilización de pico, pala y azadón cavar hasta una profundidad donde podamos obtener la muestra requerida. Con la utilización de un cachete dar la forma requerida ala muestra en este caso una muestra cubica de 30x30x30 cm Una vez obtenido la probeta se procede protegerla con una funda plástica negra y cinta adhesiva. Trasladar la muestra hacia el Laboratorio de la Universidad Politécnica Salesiana. Depositar la muestra en el Laboratorio identificándola. CONCLUSIONES La muestra corresponde a un suelo limo arenoso, la cual fue extraída del talud del terreno asignado para dicho proceso. Una correcta extracción de las muestras jugara un papel importante en la determinación de las propiedades del suelo. El tamaño de la muestra es significativo ya que de estas se obtendrán probetas de tamaño normado, las cuales se utilizaran en el Ensayo de Compresión Simple. RECOMENDACIONES Tratar las muestras con especial cuidado para no alterar sus propiedades naturales (muestras inalteradas) Contar con todos los materiales y equipos necesarios para obtener de manera correcta las muestras Prestar especial atención a las normas establecidas de extracción para poder tener mejores resultados al momento de realizar los ensayos BIBLIOGRAFIA INEN - 687. Mecánica de Suelos. Toma de muestras inalteradas Norma INV E – 103 (Conservación y Transporte de muestra de suelos) ANEXOS Extracción de la muestra TALLADO DE LAS MUESTRAS INTRODUCCIÓN El tallado de muestras se realizó en las instalaciones del Laboratorio de Suelos de la Universidad Politécnica Salesiana después de la extracción in situ, muestra la cual tenía dimensiones de 30 x 30x 30cm y una forma cúbica. Para el Ensayo de Compresión Simple, un correcto tallado influye mucho, en los resultados que se van a obtener en la práctica. Las dimensiones de las muestras también cumplen un roll fundamental, las muestras son talladas conforme a probetas en relación 2/1 (largo/ancho), esto establecido por norma, ya que arroja mejores resultados a la hora de realizar el ensayo. OBJETIVOS Determinar cómo se debe realizar el tallado de la muestra Obtener de la muestra obtenida in situ probetas de un tamaño normado Obtener el contenido de humedad EQUIPO Y MATERIALES Muestra de suelo inalterada. Machete Cuchillo. Estilete Cilindro de metal dimensionado por norma. Fundas plásticas. Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable Capaz de mantenerse en 110º ± 5º C. PROCEDIMIENTO 1. Realizar un análisis de la muestra inalterada, como: condición de ésta, tipo de suelo, número de probetas a extraer. 2. Escoger la zona de la muestra que esté en mejores condiciones para tallar. 3. Tallar 3 muestras en total, que serán utilizadas para el Ensayo de Compresión Simple. 4. Con las herramientas señaladas dar forma de la probeta cilíndrica. 5. Empleando alguna herramienta como estilete o cuchillo, afinar las dimensiones establecidas de las probetas. 6. Guardar las probetas en fundas plásticas para conservar la humedad. 7. Recoger los residuos de las muestras para calcular el contenido de humedad. 8. Para el cálculo del contenido de humedad, se procede a pesar en cápsulas normadas, el suelo húmedo y se deja en el horno de 24 a 72 horas, para posteriormente pesar el suelo seco y obtener los datos respectivos. RESULTADOS OBTENIDOS A continuación se presentarán los cálculos realizados para la obtención del contenido de humedad de la muestra de suelo: Para la obtención de los datos necesarios para el cálculo del contenido de humedad, se tomó una porción de suelo y se colocó en las cápsulas, se procedió a pesar cada cápsula, y posteriormente se pesaron las cápsulas incluidas las muestras de suelo, se dejó en el horno por 24h y se tomó los pesos una vez frías las cápsulas. Para el cálculo del contenido de humedad se emplea la ecuación presentada a continuación: w = ( Mh - Ms ) / ( Ms - Mr ) * 100 ( % ) Donde: Mh = peso recipiente más la muestra de suelo húmedo (g.) Ms = peso recipiente más la muestra de suelo seca (g.) Mr = peso recipiente (g.) CONTENIDO DE HUMEDAD CAPSULA N° MASA DE LA CÁPSULA (g) MASA CAP+SUELO HÚMEDO(g) MASA CAP+SUELO SECO (g) HUMEDAD (%) PROMEDIO HUMEDAD (%) 10 518 28,89 28,07 78,35 71,76 67,49 62,08 0,2813 0,2846 0,28295 CONCLUSIONES La forma de las probetas obtenidas se basaron en cilindros metálicos normados Se obtuvo el contenido de humedad del suelo, del cual fueron extraídas las probetas. RECOMENDACIONES Tallar el cilindro de manera que se cumplan las dimensiones que indican las normas correspondientes a cada ensayo. Se recomienda tener en cuenta las condiciones de los materiales como estiletes y cuchillos, es decir que estén bien afilados, para lograr un buen tallado. Tallar con mesura y precaución para que la probeta no se rompa, siguiendo los pasos descritos por el laboratorista. ANEXOS BIBLIOGRAFÍA: Braja M. Das, Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Ed. Thomson Learning, 2001. Braja M. Das, Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Ed. Thomson Learning, 2001. I.N.V. E – 112 Toma de muestras superficiales de suelo inalterado ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE INTRODUCCIÓN El presente ensayo tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada de una probeta cilíndrica de suelo. 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 aplican cargas axiales hasta que la muestra falle, en caso de ser un suelo muy plástico se debe llegar hasta el 15 o 20% de deformación. NORMA El ensayo fue realizado en laboratorio, en base a la norma ASTM D-2166, la cual corresponde al ensayo de compresión no- confinada. OBJETIVOS Determinar la resistencia a la compresión simple. Determinar el módulo de elasticidad a partir de la gráfica esfuerzo – deformación. A partir de los datos obtenidos dibujar el círculo de Mohr. EQUIPO Y MATERIALES Aparato de compresión Instrumentos de medición Deformímetro, con precisión de 0,01 mm. PROCEDIMIENTO Se tomaron todos los datos del pequeño cilindro que se está utilizando para la práctica: longitud, diámetro y peso. Se procedió a colocar el cilindro en la máquina para el ensayo de compresión inconfinada, en donde se leen los incrementos de carga para cada deformación dada, hasta que la probeta falle. Se mide el ángulo de rotura de la probeta. Se realiza el diagrama esfuerzo-deformación, a partir de los datos obtenidos en el ensayo. Se determina el esfuerzo principal mayor. Se dibuja el círculo de Mohr. DESARROLLO CONTENIDO DE HUMEDAD CAPSULA N° MASA DE LA CÁPSULA (g) MASA CAP+SUELO HÚMEDO(g) MASA CAP+SUELO SECO (g) HUMEDAD (%) PROMEDIO HUMEDAD (%) 10 518 28,89 28,07 78,35 71,76 67,49 62,08 0,2813 0,2846 0,28295 DATOS DE LABORATORIO MUESTRA N° 1 2 % HUMEDAD 0,28295 0,28295 D(mm) 63 65,2 H(mm) 137 140 A(mm2) 3117,25 3338,76 MASA(g) 828,22 843,09 DATOS OBTENIDOS DE LA MUESTRA N° 1 Lectura deformación 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Lectura carga 12 15 23 30 38 38 38 39 25 7 6 3 ∆H (mm) 0,254 0,381 0,508 0,635 0,762 0,889 1,016 1,143 1,27 1,397 1,524 1,651 Carga (N) 744,787 879,012 1236,945 1550,137 1908,071 1908,071 1908,071 1952,813 1326,429 521,078 476,336 342,111 Area E Esfuerzo (∆H /Ho) corregida(mm2) (Mpa) 0,001822095 3767,855 0,198 0,002733142 3771,297 0,233 0,003644189 3774,746 0,328 0,004555237 3778,201 0,410 0,005466284 3781,662 0,505 0,006377331 3785,129 0,504 0,007288379 3788,603 0,504 0,008199426 3792,083 0,515 0,009110473 3795,569 0,349 0,010021521 3799,062 0,137 0,010932568 3802,562 0,125 0,011843615 3806,068 0,090 Esfuerzo (Kpa) 197,669 233,079 327,690 410,285 504,559 504,097 503,635 514,971 349,468 137,160 125,267 89,886 Diagrama Esfuerzo-Deformación 600 500 400 300 200 100 0 0 0,5 1 1,5 2 DATOS OBTENIDOS DE LA MUESTRA N° 2 Lectura deformación 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Lectura carga 15 23 28 33 28 28 28 25 24 25 ∆H (mm) 0,254 0,381 0,508 0,635 0,762 0,889 1,016 1,143 1,27 1,397 Carga (N) 879,012 1236,945 1460,654 1684,363 1460,654 1460,654 1460,654 1326,429 1281,687 1326,429 Area E Esfuerzo (∆H /Ho) corregida(mm2) (Mpa) 0,001814286 3767,826 0,233 0,002721429 3771,253 0,328 0,003628571 3774,687 0,387 0,004535714 3778,127 0,446 0,005442857 3781,573 0,386 0,00635 3785,025 0,386 0,007257143 3788,484 0,386 0,008164286 3791,949 0,350 0,009071429 3795,420 0,338 0,009978571 3798,898 0,349 Diagrama Esfuerzo-Deformación 500,000 450,000 400,000 350,000 300,000 250,000 200,000 150,000 100,000 50,000 0,000 0 0,5 1 1,5 Esfuerzo (Kpa) 233,294 327,993 386,960 445,820 386,256 385,903 385,551 349,801 337,693 349,162 CÁLCULO DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD (E) Se calcula el módulo de elasticidad con la relación de 30% de le presión de rotura y su correspondiente deformación, como se muestra: MUESTRA N° 1 𝑬= E= 𝝈𝟑𝟎% 𝜺(𝝈𝟑𝟎%) (0.3 ∗ 5.151) kg/cm2 0.3 ∗ 0,005466284 𝐄 = 𝟗𝟒𝟐. 𝟑𝟐 𝐤𝐠 𝐜𝐦𝟐 MUESTRA N° 2 𝑬= E= 𝝈𝟑𝟎% 𝜺(𝝈𝟑𝟎%) (0.3 ∗ 3.937) kg/cm2 0.3 ∗ 0,005466284 𝐄 = 𝟕𝟐𝟎. 𝟐𝟑 𝐤𝐠 𝐜𝐦𝟐 CONCLUSIONES Se puede concluir que el ensayo de compresión simple es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga última a la que un suelo sometido a compresión falla. Sin embargo es muy importante tomar en cuenta que no es un ensayo muy preciso pero dado su sencillez y el equipo que se utiliza lo convierten en un ensayo económico. El esfuerzo principal mayor tuvo un resultado de 514,971 Kpa en la muestra N° 1 y de 445,820 Kpa en la muestra N° 2. Los ángulos de rotura fueron 40° y 28° para la muestra N° 1 y 2, respectivamente. El módulo de elasticidad para la muestra N° 1 fue igual a 942.32 kg/cm2 y para la muestra N° 2 igual a 720.23 kg/cm2. ANEXOS BIBLIOGRAFÍA: Braja M. Das, Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Ed. Thomson Learning, 2001. Norma ASTM D-2166, Ensayo de compresión no- confinada. Braja M. Das, Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Ed. Thomson Learning, 2001. ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT) INTRODUCCIÓN El ensayo de penetración estándar (SPT), es el ensayo in situ que más se emplea al momento de realizar sondeos, es el más económico y sirve para obtener información geotécnica del subsuelo. Dicho ensayo consiste en medir el número de golpes, que se necesitan para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara cilíndrica y hueca, que posee un diámetro exterior de 51 mm e interior de 35 mm y la cual nos permite tomar una muestra de su interior, naturalmente alterada. Este ensayo se realiza generalmente en depósitos de suelo arenoso y de arcilla blanda, no se recomienda que este ensayo sea ejecutado en depósitos de grava, roca o arcilla consolidada, ya que el equipo de perforación podría sufrir daños al momento de introducirlo en dichos depósitos. NORMA El trabajo en campo fue realizado en base a la norma ASTM D-1586, a pesar de que se han venido realizando varias revisiones periódicas, que indican que son muchas las variables que pueden influir en los números de golpes, que se deben realizar en el ensayo de penetración estándar. OBJETIVOS El objetivo principal es obtener muestras representativas del suelo ensayado para fines de identificación y ejecución de ensayos en laboratorio. Determinar el número de golpes realizados en cada uno de los sondeos. Describir el suelo de cada una de las capas penetradas. Determinar a qué profundidad se encuentra el nivel freático del suelo. EQUIPO Y MATERIALES Masa de 63,5 kg. Sacamuestras: de diámetro externo de 50 mm ó 2 pulgadas Sacamuestras: de diámetro interno de 35 mm ó 1 3/8 pulgadas Variante con diámetro interno 38mm y tubo portamuestras con un diámetro interno final de 35mm. Mecanismo de liberación del martinete mediante soga y malacate Barras de sondeo. Cabeza de golpeo. Fundas de plástico Tarjetas de identificación. PROCEDIMIENTO El ensayo de penetración estándar fue realizado en las canchas de la Universidad Politécnica Salesiana, a una profundidad de 7 m. Los pasos a realizar fueron los siguientes: 1. Se realizó un sondeo hasta la profundidad de 7m, el cual consiste en llevar al fondo de dicha perforación una cuchara normalizada, tomando muestras a cada metro de profundidad. 2. Se marcó una señal sobre el varillaje y se procede a contar el número de golpes necesarios para introducir nuevamente la cuchara, a la profundidad de 15cm, 30cm y 45cm. Este proceso se repetirá en cada uno de los estratos a ensayarse, es decir en cada metro de profundidad. 3. Los primeros 15 cm de la perforación, no se toman en cuenta en los resultados del ensayo, con el fin de eliminar la zona superficial parcialmente alterada. 4. Cabe mencionar que el peso del martillo para la perforación tiene un peso de 63.5 Kg y su altura de caída es de 76 cm. 5. Finalmente, a cada metro de perforación se procede a abrir la cuchara normalizada y se toma la muestra de su interior, para realizar la descripción del suelo correspondiente. (Color, gradación, tipo de suelo, condición, dureza, fisuras.) RESULTADOS OBTENIDOS A continuación se presentarán los datos obtenidos en el Ensayo de Penetración Estándar y la descripción de los estratos a cada metro de profundidad. CONCLUSIÓN En el Ensayo de Penetración Estándar realizado, se determinó que el nivel freático se encuentra a una profundidad de 5.45 m. ANEXOS Ensayo de penetración estándar (SPT) in situ. BIBLIOGRAFÍA: Norma I.N.V. E – 111 – 07. “Ensayo de penetración normal (spt) y muestreo de suelos con tubo partido.” COLLAZOS, C. (2006). Ensayo de Penetración Estándar (SPT). Recuperado de: http://ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/.cuentasbajadas29092009/lucruz/docs/Curso %20Fundaciones/Exposiciones%20estudiantes/ENSAYO%20DE%20PENETRACION%20E STANDAR%20(SPT).pdf [Acceso 10 Jul. 2017]. Fcyt.umss.edu.bo. (n.d.). Ensayos - Ensayo de penetración estándar SPT - FCYT. Recuperado de: http://www.fcyt.umss.edu.bo/investigacion/geotecnia/ensayos/spt.php [Acceso 10 Jul. 2017]. López Menardi, R. (2003). Determinación in situ de propiedades ingenieriles de los suelos y su relación con el ensayo normal de penetración. Recuperado de: https://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/publicom/ensayo_penetracion.pdf [Acceso 10 Jul. 2017].
