UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II UNIVERSIDAD AUTÓNOMA JUAN MISAEL SARACHO PRÁCTICA Nº3 METODO DE PENETRACION ESTANDAR (ASTM D1586 AASHTO T206) INTEGRANTES: 1. Darío Ciro Ignacio Sullca HORARIO: 08:00 am – 10:15 am FECHA DE REALIZACION DE LA PRACTI PRACTICA: CA: 09 de noviembre de 2020 FECHA DE ENTREGA DE LA PRACTICA: 16 de noviembre de 2020 2 DOCENTE: Ing. Laura Karina Soto Delgado 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II METODO DE PENETRACION ESTANDAR (ASTM D1586 AASHTO T206) INTRODUCCIÓN Las pruebas de campo adquieren una gran importancia en los suelos muy susceptibles a la perturbación y cuando las condiciones del terreno varían en sentido horizontal y vertical. El método de prueba in situ más ampliamente utilizado es el de penetración. El SPT (standard penetration test) o ensayo de penetración estándar, es un tipo de prueba de penetración dinámica, que es empleado para realizar ensayos en terrenos que se requiere realizar un reconocimiento geotécnico I. OBJETIVOS: II. Obtener la medida de la resistencia a la penetración con un muestreador en un suelo no cohesivo. Tomar muestras representativas del suelo. Hallar correlación entre: El # de golpes, N, medido y la compacidad. ϕ y la resistencia a la comprensión simple por medio de tablas o ábacos ya existentes. FUNDAMENTO TEORICO: El ensayo de penetración estándar o SPT (del inglés Standard Penetration Test), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico. Constituye el ensayo o prueba más utilizado en la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforación. Consiste en contar el número de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superiora 100), que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76centímetros respectivamente. 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO III. LAB. MECANICA DE SUELOS II MEMORIA: El equipo para el muestreo y la ejecución del ensayo consiste en: Tubos de acero: que permiten conectar al muestreador de tubo partido con el cabezote y la guía sobre lo que cae el martillo (trípode). Muestreador de tubo partido. Martillo y equipo de hincado: se utiliza una masa de 140 lb (63,5 kg) que cae desde una altura de 30’’ (762mm) sobre la cabeza de golpeo. Debe llevar una guía que permite la caída libre del martillo. Sistema de caída del martillo: se emplea un tambor, un sistema de cuerdas y poleas que permitan levantar al martillo. Conos de punta diamantada. Herramientas menores: pala, pico, bolsas plásticas, etc. Si usamos el método de penetración estándar por la norma ASTM D1586, qué es con el tubo Shelby. 2 0 donde el tubo vamos introduciendo en el suelo donde se puede ver que tiene La cuchara partida, dónde vamos introduciendo el tubo a cada metra. 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Donde acabamos 55 cm y luego debe entrar 45cm que sería el metro y luego debe registrar el número de golpes cada 15 cm cómo se ve la imagen. Luego volvemos a realizar una perforación de unos 55 cm y luego volvemos hincar el ensayo. 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II METODOLOGÍA La metodología para realizar el ensayo comprende dos etapas: Primera Etapa. La etapa de InSitu, qué sería en campo, donde primero debemos limpiar el área donde trabajaremos y colocamos o ensamblamos el equipo, en este caso sería el trípode con barras de acero. En la parte superior del trípode está la polea, y a través de un sistema de ginch, un cable sube el martillo a 30 pulgadas de altura de caída, y luego va a caer el martillo qué es un mazo de 63,5 kg que está va a golpear el yunque y va a penetrar el suelo. Donde nuestro caso tenemos la punta cónica qué va a dejar introducir a través del número de golpes, y la punta está marcada cada 15 cm. Donde los primeros 15 centímetros son de control, no los tomamos en cuenta. 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Donde esta práctica las realizamos a nivel de fundación, qué sería nuestro pozo de sondeo, y así obtenemos o extraemos la muestra y los datos como el número de golpes. Y hasta aquí termina la primera etapa del ensayo que se realiza en campo. Segunda Etapa. La segunda etapa se realiza en laboratorio o gabinete. Con la muestra obtenida en el ensayo en campo se debe clasificar e identificar a qué grupo pertenece la muestra por el método de granulometría. 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Sí el suelo llegaría pertenecer al grupo de suelos finos se debe realizar o determinar la plasticidad del suelo y el límite líquido y límite plástico, y además es importante determinar el contenido de humedad que está en el momento de realizar el ensayo. 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO IV. LAB. MECANICA DE SUELOS II DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS. Gracias a la muestra obtenida en el ensayo, obtuvimos datos para determinar y clasificar el suelo, que son los siguientes: Peso Total (gr) 500,00 Tamices tamaño (mm) Peso Ret. 2 1/2 63,50 0 2 50,80 0 1 1/2 38,10 0 1 25,40 0 3/4 19,05 0 3/8 9,50 0 N°4 4,80 0 N°10 2,00 0 N°40 0,43 5,24 N°200 0,075 37,68 Capsula N° N° de golpes Suelo Humedo+Capsula Suelo Seco+Capsula Peso de la Capsula 1 19 32,65 28,06 16,97 Capsula Peso de Suelo Humedo+Capsula Peso de Suelo Seco+Capsula Peso de Capsula 2 26 36,8 31,72 19,23 1 18,32 17,98 16,47 3 31 33,52 28,89 17,36 2 18,83 18,56 17,29 4 34 39,21 33,57 19,37 3 19,16 18,71 16,59 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Datos Estandarizados del Equipo Altura de penetración N° de golpes para alcanzar 30cm Peso del Martillo Altura de Caída 30 cm 21 65 kg 75 cm Pozo N° Profundidad mts. N° Golpes 1 2,00 Resistencia Admisible Tipo de Suelo Con estos datos procedemos a realizar los cálculos correspondientes. Primeramente, completamos la siguiente tabla con sus respectivas operaciones. Peso Total (gr) 500,00 Tamices 2 1/2 2 1 1/2 1 3/4 3/8 N°4 N°10 N°40 N°200 Peso Ret. 0 0 0 0 0 0 0 0 5,24 37,68 tamaño (mm) 63,50 50,80 38,10 25,40 19,05 9,50 4,80 2,00 0,43 0,075 Ret. Acum. (g) % Ret. Acum. % que pasa del total 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Para hallar el peso retenido acumulado en g se usa la siguiente formula: 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛.𝐴𝑐𝑢𝑚. (𝑔) = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛. +𝑒𝑙 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 Para hallar el porcentaje retenido acumulado, se usa la siguiente formula: % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛.𝐴𝑐𝑢𝑚. = 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛.𝐴𝑐𝑢𝑚. ∗ 100 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 Para hallar el porcentaje que pasa total, se usa la siguiente formula: % 𝑄𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 100−𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛.𝐴𝑐𝑢𝑚. Una vez realizado los cálculos la tabla ha de completarse con los resultados obtenidos. Peso Total (gr) 500,00 Tamices 2 1/2 2 1 1/2 1 3/4 3/8 N°4 N°10 N°40 N°200 Peso Ret. 0 0 0 0 0 0 0 0 5,24 37,68 tamaño (mm) 63,50 50,80 38,10 25,40 19,05 9,50 4,80 2,00 0,43 0,075 Ret. Acum. (g) 0 0 0 0 0 0 0 0 5,24 42,92 % Ret. Acum. 0 0 0 0 0 0 0 0 1,05 8,58 % que pasa del total 100 100 100 100 100 100 100 100 98,95 91,42 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Con la siguiente tabla procederemos a calcular el LIMITE LIQUIDO del suelo. Capsula N° N° de golpes Suelo Humedo+Capsula Suelo Seco+Capsula Peso de la Capsula Peso del agua Peso Suelo seco Porcentaje de Humedad 1 19 32,65 28,06 16,97 2 26 36,8 31,72 19,23 3 31 33,52 28,89 17,36 4 34 39,21 33,57 19,37 Procedemos a realizar los respectivos cálculos para llenar los cuadros vacíos. Calculamos el Peso del agua. 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 = (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 + 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 + 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) Calculamos el Peso Suelo seco. 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 = (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 + 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 Calculamos el Porcentaje de Humedad. 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 Una vez calculado todo, procedemos a llenar la tabla. Capsula N° N° de golpes Suelo Humedo+Capsula Suelo Seco+Capsula Peso de la Capsula Peso del agua Peso Suelo seco Porcentaje de Humedad 1 19 32,65 28,06 16,97 4,59 11,09 41,39 2 26 36,8 31,72 19,23 5,08 12,49 40,67 3 31 33,52 28,89 17,36 4,63 11,53 40,16 4 34 39,21 33,57 19,37 5,64 14,2 39,72 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Con esta tabla procedemos a realizar su respectiva gráfica. % PORCENTAJE DE HUMEDAD LIMITE LIQUIDO y = -2,775ln(x) + 49,617 R² = 0,9805 42,00 41,00 40,00 39,00 1 10 100 N° DE GOLPES Con la ecuación que nos da la gráfica, procedemos a hallar el limite líquido. 𝑦 = −2.775 ln(𝑥) + 49.617 𝑦 = −2.775 ln(25) + 49.617 𝑦 = 40.68 LIMITE LIQUIDO (LL) = 41 Con la siguiente tabla procederemos a calcular el LIMITE PLASTICO del suelo. Capsula Peso de Suelo Humedo+Capsula Peso de Suelo Seco+Capsula Peso de Capsula Peso suelo seco Peso del agua Porcentaje de Humedad Promedio de Contenido de Humedad 1 18,32 17,98 16,47 1,51 0,34 22,52 2 18,83 18,56 17,29 1,27 0,27 21,26 21,67 3 19,16 18,71 16,59 2,12 0,45 21,23 2 Procedemos a realizar los respectivos cálculos para llenar los cuadros vacíos. 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Calculamos el Peso del agua. 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 = (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 + 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 + 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) Calculamos el Peso Suelo seco. 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 = (𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 + 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎 Calculamos el Porcentaje de Humedad. 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 Una vez calculado todo, procedemos a llenar la tabla. Capsula Peso de Suelo Humedo+Capsula Peso de Suelo Seco+Capsula Peso de Capsula Peso suelo seco Peso del agua Porcentaje de Humedad Promedio de Contenido de Humedad 1 18,32 17,98 16,47 1,51 0,34 22,52 2 18,83 18,56 17,29 1,27 0,27 21,26 21,67 3 19,16 18,71 16,59 2,12 0,45 21,23 LIMITE PLASTICO (LP) = 22 Entonces el índice de plasticidad (IP) es: IP=LL-LP IP=41-22=19 2 INDICE DE PLASTICIDAD (IP)=19 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Ahora con los resultados obtenidos procedemos a clasificar el tipo de suelos que es con ayuda de la gráfica llamada CARTA DE PLASTICIDAD. El suelo tenemos pertenece al grupo de suelos finos clasificado como arena arcillosa (SC). El limite liquido es menor al 50%, entonces tenemos una arcilla de baja compresibilidad (CL). Una vez ya clasificado el tipo de suelo que es, procedemos a realizar las correcciones del número de golpes. 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Con los siguientes datos procedemos a hacer las correcciones. Datos Estandarizados del Equipo Altura de penetración N° de golpes para alcanzar 30cm Peso del Martillo Altura de Caída 30 cm 21 65 kg 75 cm Pozo N° Profundidad mts. N° Golpes 1 2,00 Resistencia Admisible Tipo de Suelo Como nuestro suelo es un suelo fino y no granular entonces procedemos a realizar los siguientes cálculos. 𝑁𝑠 = 𝑁 𝑛1 𝑛2 𝑛3 𝑛4 Donde: 𝑁𝑠: N60 𝑁: numero de golpes de campo. 𝑛1 : relación de energía del martillo, 𝑛1 = 𝐸𝑅 𝑛2 : longitud de las barras de perforación. 𝑛3 : toma muestras. 𝑛4 : diámetro de la perforación. 𝐸𝑅 𝑆 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Para calcular la 𝑛1 . 𝑛1 = 𝐸𝑅 𝐸𝑅𝑆 Donde: 𝐸𝑅: Relación de energía o eficiencia propia del equipo que se utiliza (%) 𝐸𝑅𝑆 : Relación de energía Estándar (generalmente el 60%) La 𝐸𝑅 supondremos que tiene un valor 65%. 𝑛1 = 65 = 1.08 60 El valor de 𝑛2 según la siguiente imagen. 2 𝒏𝟐 = 𝟎. 𝟗𝟓 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Para saber el valor de 𝑛3 usaremos la siguiente imagen. 𝒏𝟑 = 𝟏. 𝟎𝟎 Para saber el valor de 𝑛4 usaremos la siguiente imagen. 𝒏𝟒 = 𝟏. 𝟎𝟎 Con todos los datos ya obtenidos, procedemos a calcular el 𝑁𝑠 corregido. 𝑁𝑠 = 21 ∗ 1.08 ∗ 0.95 ∗ 1 ∗ 1 𝑁𝑠 = 21.55 𝑵𝒔 = 𝟐𝟐 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II Con los resultados obtenidos, procedemos a graficarlo, donde en las ordenadas está el esfuerzo admisible, y en las abscisas está el número de golpes. 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO LAB. MECANICA DE SUELOS II El resultado lo ponemos en la tabla y ponemos la descripción del tipo de suelo que tenemos. Datos Estandarizados del Equipo Altura de penetración N° de golpes para alcanzar 30cm Peso del Martillo Altura de Caída 30 cm 21 65 kg 75 cm Pozo N° Profundidad mts. N° Golpes 1 2,00 22 Resistencia Admisible Tipo de Suelo El suelo tenemos pertenece al grupo de suelos finos clasificado como arena arcillosa (SC). El limite liquido es menor al 50%, entonces tenemos una arcilla de baja compresibilidad (CL). 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8 UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO V. LAB. MECANICA DE SUELOS II CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: Algunas conclusiones y recomendaciones que hemos obtenido para esta práctica son las siguientes: El ensayo de penetración estándar es una herramienta útil y practica para determinar la capacidad de soporte del suelo. La capacidad de soporte es utilizada en el dimensionamiento de los cimientos de una estructura. Además de obtener la capacidad de soporte, el ensayo permite obtener muestras de suelos para la realización de otros ensayos que permiten cuantificar la propiedad índice y de resistencia de un suelo. VI. En el Ensayo de Penetración Estándar, las causas de error que son considerablemente más importantes que aquellos inherentes en el ensayo mismo son los que ocurren debido a un manejo inapropiado de las herramientas y el equipo al realizar el sondeo. BIBLIOGRAFIA: https://www.studocu.com/bo/document/universidad-mayor-de-sansimon/mecanica-de-suelos-ii/informe/ensayo-de-penetracionestandar-standard/8764138/view Normas ASTM D1586 y AASHTO T206. Manual de ensayo de materiales (EM 2000)- MTC https://www.academia.edu/5346267/ENSAYO_DE_PENETRACION_E STANDAR_Standard_Penetration_Test_ASTM https://es.scribd.com/document/410834150/Metodo-dePenetracion-normal-SPT-muestreo-con-tubo-partido-ASTM-D1586AASHTO-T206-docx 2 0 2 0 ING. LAURA KARINA SOTO DELGADO GRUPO 8
