Sesión 1 suelos granulares

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Mecanica de Suelos - Granulometria

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Sesión 1 suelos granulares

  1. 1. SESSION I:ESTABILIDAD DE TALUDES DE SUELOS GRANULARES INVESTIGACIONES DE SITIO Y ENSAYOS DE LABORATORIO
  2. 2. SUELOS GRANULARESBloques - Boleos - Gravas - ArenasSuelos estables mecánicamenteUtilizados para terraplenes y estabilización desuelos.Resistencia basado en características físicas:• Tamaño y peso específico• Angularidad y Rugosidad• Granulometría• Densidad• Resistencia y estabilidad del mineral• Porcentaje plasticidad y humedad de los finos
  3. 3. COMPORTAMIENTO DRENADO σn τ N.F. uo = cte. s Permeabilidad k > 10-3 cm/seg
  4. 4. CAMBIO VOLUMETRICO YCOMPORTAMIENTO DRENADO τ Arena: Suelta ⇒ Comprime Densa ⇒ Dilata El agua drena libremente, la presión de poros no se altera (se mantiene constante, uo) s = c + tanφ (σn-uo)
  5. 5. Gravas: Partículas de diámetro nominal entre 4.75 mm (Nº4) y 75 mm (3”)COMPORTAMIENTO DRENADOADMITE %FINOS MAXIMO DE 30%
  6. 6. Arena gruesa: Partículas de diámetro nominal entre 4.75(Nº4) y 2.00mm(Nº1 0)COMPORTAMIENTO DRENADOADMITE %FINOS MAXIMO DE 35%
  7. 7. Arena media: Partículas de diámetro nominal entre 2.00mm(Nº 10) y 0.425mm (Nº40)COMPORTAMIENTO DRENADOADMITE %FINOS MAXIMO DE 40%
  8. 8. Arena fina: Partículas de diámetro nominal entre 0.425mm (Nº40) y 0.075 mm (Nº200)COMPORTAMIENTO DRENADOADMITE %FINOS MAXIMO DE 45%
  9. 9. GRAVAS CON MATRIZPRESENTA COHESION
  10. 10. GRAVAS LIMPIAS NO TIENE COHESION
  11. 11. GRAVASGravas pobremente gradada con cantos y boleos.Depósitos geológicamente consolidados.Resistencia : altaCohesión : menor a 0.4 kg/cm2Fricción, φ’ : alta 36º a 40ºPeso unitario : alto, 2.2 ton/m2Compresibilidad : muy bajaCapacidad de soporte : 2.5 a 8 kg/cm2Módulo elástico : 800 y 1500 kg/cm2Suelos excelentes como cimentación.Cimentación compuesta por zapatas aisladas.Estructuras pueden transmitir presiones altas.
  12. 12. COMPORTAMIENTO DE SUELOS GRAVOSOSSUELO RESISTENCIA DEFORMABILIDAD PERMEABILIDAD GW EXCELENTE DESPRECIABLE MUY PERMEABLE GP BUENA MUY BAJA MUY PERMEABLE GM BUENA A BAJA SEMI A IMPERMEABLE REGULAR GC REGULAR A BAJA A REGULAR IMPERMEABLE BAJA
  13. 13. Investigaciones Geotécnicas• Clasificación de suelos• Calicatas y Perforaciones• Ensayos “In Situ” de Densidad Natural• Ensayos “In Situ” de Corte Directo (Cohesión y Angulo de fricción)• Evaluación indirecta utilizando correlaciones a través de Ensayos de Penetración Dinámica o Quase-estática• Ensayos geofísicos de refracción sísmica, georadar, “self potential”, resistividad eléctrica
  14. 14. Calicatas
  15. 15. Muestrasinalteradas
  16. 16. DENSIDAD “IN SITU” DE SUELOS CON PARTICULAS > 3 pulg. - ASTM D 4914-89• Excavar un pozo de 60 a 80 cm. de lado.• Usar un marco metálico para proteger los bordes.• El volumen del pozo se determina con arena calibrada.• La arena utilizada deberá ser uniforme entre las Mallas No. 4 y 10.• El material excavado deberá ser pesado y determinarse el contenido de humedad.
  17. 17. DENSIDADNATURAL INSITU ASTM D 4914 POZO DEPRUEBA Y LA ARENA
  18. 18. DEPOSITOS DE ARENASSuelos compresibles y de baja capacidad de soporte.Sujeto a fenómenos de colapso y licuación.Resistencia : bajaCohesión : nulaFricción, φ’ : 30º a 35ºPeso unitario : 1.6 a 1.8 ton/m2Compresibilidad : altaCapacidad de soporte : 1.0 a 2.5 kg/cm2Módulo elástico : 50 a 150 kg/cm2Suelos malos como cimentación.Cimentación compuesta por zapatas conectadas.Estructuras deben transmitir bajas presiones.
  19. 19. Investigaciones Geotécnicas en Suelos Arenosos•Caracterización Física: Granulometría, Indices deConsistencia, Humedad Natural, Gravedad Específica.•Calicatas no recomendable.•Ensayos “In Situ” de Penetración Dinámica.•Perforación por lavado “wash boring”
  20. 20. Polea para el mecate Rope pulley Tripode de madera o de tubosMecate de 1"1" Rope Wooden or Pipe Tripode ENSAYO DE Alzador Lifler Mango para rotación Driving Guide PENETRACION parcial de la barra Martillo Handle for rotation of rods Hammer Guia de hinca ESTÁNDAR ASTM D- Manguera Cabeza de Engine Motor Hose Bomba hinca Drive 1586 Pump head Peso de Martillo: 63.5 kg.MALACATEWinch DEPOSITO DE AGUA DE LAVADO Wash Water Tank PERFORACIÓN EN Forro (ver tabla) Casing TIERRA Altura de caída: 76cm Barra de Soil Boring Perforar Drill Rod Nspt: número de golpes Cincel Bit para penetrar 30cm de un AVANCE DE LA PERFORACION total de 45 cm. Advance of the ALZADOR Bore hole Lifler Cuchara MARTILLO Spoon Hammer MUESTREO Sampling CUCHARA Ø 2" - 4 1/2" SpoonBARRA CON SOSTENEDOR CINCEL RECTO CINCEL DE CRUZ UNION DE BARRAS Straight Bit Cross Bit(ver tabla) Rod Holder
  21. 21. Relaciones Empíricas de φ, Dr, y Peso Unitario de los Suelos Granulares Normalmente Consolidados basados en Ensayos SPT para Profundidades menores de 6m.Descripcion Muy Suelto Suelto MedioDensidad Relativa, Dr 0 0.15 0.35 0.65SPT N70 Fino 0.075-0.425 mm 1-2 3-6 7-15 Medio 0.425-2.000 mm 2-3 4-7 8-20 Grueso 2.000-4.750 mm 3-6 5-9 10-25φ: Fino 26-28 28-30 30-34 Medio 27-28 30-32 32-36 Grueso 28-30 30-34 33-40γd (gr/cm ) 3 1.2-1.4 1.4-1.6 1.6-1.8
  22. 22. FACTORES EN LA RESISTENCIA CORTANTE DE SUELOS GRANULARES I. Compacidad. Del estado Suelto al Denso puede haber una ∆φ de 12o II. Tamaño y Forma de Granos III. Distribución Granulométrica IV. Mineralogía de las partículas Tipo de Suelo Suelto Denso Limo 27-30º 30-34º Arena limosa 27-33º 30-35º Arena uniforme 28º 34º Arena bien gradada 33º 45º Grava arenosa 35º 50º Terzaghi y Peck, 1967
  23. 23. VALORES DE MODULOS ELASTICOS, E SUELO Nspt E (kg/cm2)Arena Suelta 4-10 menor de 50Arena Semicompacta 10-30 50 - 150Arena Densa > 30 mayor de 150Los valores de E se reducen a 60% cuando están saturados.
  24. 24. CORRELACIONES EMPIRICAS DEL S.P.T. ARENAS E = 5N+ 75 ( * ) E = 70 N1/2 ARENAS SATURADAS E = 2.5N + 37.5 ARENAS GRAVOSAS E = 6N + 36 N<15 E = 6N + 56 N>15 ARENAS ARCILLOSAS E = 3.2N + 33 LIMOS, LIMO ARENOSO E = 3N + 18 LIMO ARCILLOSO ARCILLAS Y LIMOS E = (100 A 500) Su Ip > 30 ARCILLA LIMOSA O E = (500 A 1500) Su Ip < 30 ARENOSA ( * ) E en kg/cm2 BOWLES, 1997
  25. 25. ENSAYO DPL NORMA DIN 4094 Peso de Martillo: 10 kg. Altura de caída: 50 cm Cono de 2.2 cm de diámetro Ndpl: número de golpes para penetrar 10 cm. Nspt = Ndpl
  26. 26. Posteadora Manual tipo Iwan Auger Diámetro delSondaje: 3 pulg. Profundidadde Sondaje: 6 m.
  27. 27. Ejecución de la prueba DPL
  28. 28. CORRELACIONES EMPIRICAS DEL D.P.L. ARENAS SECAS ( * ) E = 75 + 2.5N ( ** ) E = 50 + 1.7N ARENAS HUMEDECIDAS E = 55 + 1.7N E = 25 + 0.85N ( * ) arenas de El Silencio, Punta Hermosa ( ** ) N No. de Golpes/ 10 cm. de penetración, E en Kg/cm2 ORDOÑEZ y JURADO, 2000
  29. 29. Capucha Metálica de Seguridad N.T. Sello Impermeable de Bolitas de 1.0 m BentonitaPIEZOMETROABIERTO TIPO Funda opcional D=4-6”CASAGRANDE N.F. Arena Limpia Tubo Abierto de ligeramente PVC D=11/2 -2” apisonada Punta Piezométrica: Tubo Poroso de Cerámica o Ranurado de PVC con Tapones en los extremos D=2-3” L=0.50-1.0 m.
  30. 30. ENSAYO DE CORTE DIRECTO N T Plano de Falla N Constante T Aplicado Incrementalmente
  31. 31. Cortedirectoen arcilla(parámetrosDrenados)
  32. 32. VENTAJAS DEL ENSAYOS DE CORTE DIRECTOI. Medición directa del σn y τ en el plano de fallaII. Los parámetros c y φ se defines en función de los esfuerzos medidosIII. σn se mantiene constante durante la pruebaIV. Ensayo fácil y de corta duraciónV. Posibilidad de medir las variaciones volumétricasVI. Es posible evaluar la resistencia residual
  33. 33. DESVENTAJAS DEL ENSAYOS DE CORTE DIRECTOI. Distribución de esfuerzos no uniforme en el plano de fallaII. No es posible controlar el drenaje. Ensayo “drenado”III. No es posible evaluar la resistencia “no drenada” en suelos de baja permeabilidad como limo arcillosos.IV. No es posible medir la presión de porosV. Existe rotación de esfuerzos en arenas densas o cementadas arrojando valores superiores de resistencia.
  34. 34. Ensayo triaxial CD
  35. 35. Ensayo triaxial CD
  36. 36. REFRACCION SISMICA
  37. 37. oscilloscope ASTM D 5777Note: Vp1 < Vp2Determine depth t1to rock layer, zR t2 Geophones Source t3 t4 x1 x2 Soil: Vp1zR x3 x4 Rock: Vp2
  38. 38. Horizontal Soil Layer over Rock 0.020 xc Vp2 − Vp1 zc =Travel Time (seconds) 0.015 2 Vp2 + Vp1 1 Vp2 = 4880 m/s 0.010 xc = 15.0 m 0.005 1 Depth to Rock: Vp1 = 1350 m/s zc = 5.65 m 0.000 0 10 20 30 40 50 Distance From Source (meters)

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