LABORATORIO DE SUELOS BASICAINFORME #1

IDENTIFICACION VISUAL DE SUELOS Y EXPLORACION DE SUELOS

DAVID ARTURO CORTES BEJARANO

Presentado a:

ING. LADY RODRIGUEZ CUERVO

Escuela Colombiana De Ingeniería Julio GaravitoMSUB+ - 401

Bogotá, Cundinamarca2016-2

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

2. OBJETIVOS

3. DESCRIPCION DE SUELO

4. MÉTODO DE EXPLORACIÓN DIRECTO DEL SUBSUELO: Ensayo de penetración dinámica de cono (DCPT)

5. MÉTODO DE EXPLORACIÓN INDIRECTO DEL SUBSUELO: Prospección geofísica por reflexión sísmica

6. CONCLUSIONES

7. BIBLIOGRAFÍA

1.) INTRODUCCIÓN

Los ensayos de laboratorio de suelos son la herramienta del ingeniero civil para la caracterización de los suelos, permitiéndole realizar diseños y recomendaciones constructivas para obras civiles seguras, económicas y estéticas.

Con estos laboratorios se quiere complementar de forma práctica el curso teórico de mecánica de suelos básica desarrollando habilidades y destrezas en el estudiante respecto a la identificación visual y manual de los suelos.

2.) OBJETIVOS

Desarrollar habilidades visuales, técnicas y experimentales en el reconocimiento de los diferentes tipos de suelos presentes, tomando como referencia el subsuelo Bogotano.

Desarrollar un conocimiento neto de las principales características y particularidades de los suelos y los diferentes estratos presentados en el subsuelo Bogotano.

Identificar y hacer un acercamiento a la clasificación de suelos dada por la USCS ; haciendo un acercamiento a las diferentes características de los suelos en esta clasificación ( color ,humedad, tamaño de muestra etc.).

Identificar , investigar y conocer el método indirecto en la exploración deSuelos (Prospección geofísica por reflexión sísmica) para obtener los conocimientos necesarios que proyecten e inicien un acercamiento al aprendizaje del uso de este método.

Identificar , investigar y conocer el método directo en la exploración deSuelos (Ensayo de penetración dinámica de cono (DCPT)) para obtener los conocimientos necesarios que proyecten e inicien un acercamiento al aprendizaje del uso de este método.

3.) DESCRIPCION DE SUELO

A R E N A D E   R I O

ARENA DE RIO – Agregado fino, Arena granular, árido rodado.

1. Color: marrón claro, amarillo o negro.2. Condición de humedad. La cantidad de agua superficial retenida por la partícula, su influencia está en la mayor o menor cantidad de agua necesaria en la mezcla se expresa de la siguiente forma:

3. Compacidad: Arenas de granos gruesos, medianos y finos de poca compacidad debido al acuñamiento de sus granos. 4. Consistencia. El módulo de finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene, conforme a la norma ASTM C 125, sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100.5. Angulosidad: Sus granos, según el tramo del rio, pueden ser de aristas vivas y redondeadas, o totalmente redondeadas.6. Forma. Agregado de forma redondeada y curva por su trayecto sedimentario en el cauce del rio.7. Porcentaje aproximado de gravas, arenas, limos o arcillas determinado visualmente: Grava o árido grueso: fracción mayor de 5 mm Arena o árido fino: fracción menor de 5 Arena gruesa: 2-5 mm Arena fina: 0.08-2 mm Polvo o fino de la arena: < 0.08 mm.

Su porcentaje depende del lugar de extracción y sitio del cauce del rio; en el curso superior del rio se presentan limpias es decir consistente en finura, las de los cursos inferiores del rio sueñen tener ausencia de fracción gruesa de sus granos y un mayor porcentaje de arcilla y limos. 8. Plasticidad: Dan morteros de escasa plasticidad9. Estructura: Cuarzosa , copntienen también sicilicio10. Evidencia de contaminación. sales y restos orgánicos.11. Olor: olor a humedad12. Observaciones adicionales detectadas visualmente (si aplica).

La arena debe ser limpia porque cualquier material extraño afecta la resistencia del agregado para concreto. La arena de rio sucia se conoce al frotarla entre las manos, ya que deja residuos de barro o tierra.

4.) MÉTODO DE EXPLORACIÓN DIRECTO DEL SUBSUELO: Ensayo de penetración dinámica de cono (DCPT)

El penetrómetro dinámico de cono (DCP) es una herramienta muy utilizada en la actualidad para realizar auscultaciones in situ, especialmente en el ámbito de la geotecnia.

Se han desarrollado diferentes correlaciones entre los resultados del DCP y parámetros característicos del suelo, como el Valor Soporte Relativo (CBR), el Módulo Resiliente y la Resistencia a la Compresión no Confinada (Angelone et al, 1994; Bessone y Delprato, 2000).

El Cono Dinámico de Penetración, DCP, se ha constituido en un instrumento de uso práctico y económico para la evaluación de terraplenes conformados y paquetes estructurales existentes. En él se desarrolla una metodología para realizar ensayos en laboratorio, utilizando diferentes tipos de suelos representativos para la conformación de terraplenes. Las variables del estudio son los valores de CBR, DCP, contenido de humedad y peso específico seco; estos dos últimos de gran influencia durante el desarrollo de pruebas DCP.

El DCP fue desarrollado en 1956 por Scala; estudios realizados en campo por Livneh y Ishali (1987) y Kleyn (1975) han sido básicos para la evaluación de pavimentos. Posteriormente se ha difundido su uso en Inglaterra, Australia, Canadá, Nueva Zelanda y Estados Unidos.

En este método el instrumento es utilizado esencialmente para evaluar la resistencia de suelos tanto no disturbados como compactados y estimar un valor de CBR en campo. El DCP presenta ventajas como su simplicidad y economía de uso. Implícitamente, el DCP estima la capacidad estructural de las diferentes capas que conforman a un pavimento, detecta simultáneamente el grado de heterogeneidad que puede encontrarse en una sección y la uniformidad de compactación del material, de una manera rápida, continua y bastante precisa.

Recientemente la ASTM publicó una metodología estándar para el uso y aplicación del DCP en pavimentos, con la designación: D-6951-03. Este ensayo utiliza un DCP basado en el dimensionamiento de Sowers, con un martinete de 8 kg el cual tiene una caída libre de 575 mm y un cono intercambiable en la punta con un ángulo de 60º y un diámetro de 20 mm.

En Sudáfrica, el DCP fue utilizado como una herramienta útil en la medición de la capacidad estructural del pavimento (Yoder, 1975). En base a ello, se logró desarrollar un método de diseño y refuerzo de pavimentos basado en esta metodología de auscultación (Angelone et al, 1994).

Se estableció la existencia de una correlación significativa entre el valor de CBR y el número DCP mediante un análisis regresional. Se determinó una expresión que relaciona el valor de soporte CBR obtenido en laboratorio y

el número DCP. Se ha demostrado a través de los estudios, la gran sensibilidad que este instrumento presenta y la confiabilidad de sus resultados. Haciendo del DCP, un instrumento ideal para evaluar el grado de compactación y la homogeneidad del material en estudio; localizando con gran facilidad puntos débiles en el paquete estructural y por ende la justificación a posibles fallas de un pavimento o un mal relleno compactado en zanjas, terraplenes, etc. Se distinguió la influencia de ciertas características inherentes al estudio, como el contenido de humedad y el peso específico seco, determinándose expresiones para predecir el contenido de humedad óptimo y el peso específico máximo de un suelo. Los resultados se presentaron en forma de ecuaciones, tablas y gráficos de fácil aplicación. El trabajo presentado no pretende reemplazar el estudio tradicional en campo o los ensayos CBR. No obstante, es una contribución que afirma la consideración del DCP como un ensayo complementario para verificar las condiciones reales de un suelo. Por ello, durante la obtención del CBR de diseño para una sub-rasante natural, valor primordial en el que recae la determinación de espesores de un pavimento flexible, la utilización del instrumento DCP puede servir de guía en la interpretación de curvas de CBR

Finalmente se ratifica la gran variabilidad que presenta el ensayo de CBR y la dificultad en el momento de interpretar sus resultados. Estas patologías desembocan en una serie de dudas, hasta llegar a cuestionarse acerca del grado de confiabilidad de este tipo de ensayo, cuyo valor recae directamente en el dimensionamiento de espesores en pavimentos.

5. MÉTODO DE EXPLORACIÓN INDIRECTO DEL SUBSUELO: Prospección geofísica por reflexión sísmica

Los métodos sísmicos se basan en la detección del frente de ondas elásticas producidas por una fuente artificial (martillo, explosivo, etc.), propagadas a través del subsuelo que se investiga y detectadas en superficie mediante sensores (geófonos). Obteniéndose una imagen del terreno en base a las propiedades elásticas de los materiales.

Estas técnicas se aplican a investigaciones de alta resolución que permiten obtener:

morfologías del subsuelo, estado de compactación y fracturación de los materiales, medición de parámetros para la ingeniería y geotecnia, etc.

Dentro de los métodos sísmicos de la geofísica aplicada se encuentran los de refracción y reflexión sísmica. En estos métodos se mide 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. A una distancia conocida del extremo del tendido, en el punto de disparo, se generan ondas sísmicas, - con la ayuda de un martillo o por la detonación de explosivos -, las cuales inducen vibraciones en el terreno que son detectadas por cada uno de los sensores en el tendido. El equipo básico consiste de los sensores; la unidad de adquisición, en donde se almacenan los movimientos del terreno detectados por cada sensor; los cables de conexión entre los sensores y la unidad de adquisición; el cable del trigger, que se encarga de marcar el momento de inicio de registro en la unidad de adquisición.

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 represas y grandes hidroeléctricas, y para la determinación de las condiciones (meteorización, fracturación) y competencia de la roca en donde se asentarán las estructuras, así como por donde se realizarán los túneles. También es muy útil para detección de fallas geológicas. En el caso de contextos urbanos la refracción resulta útil para la determinación de la profundidad a basamento y el perfil de velocidades de onda P y S; y para la extrapolación lateral de perforaciones puntuales de suelos.

Perfil sísmico de refracción, los colores más fríos corresponden a mayores velocidades de propagación de ondas elásticas.

En el método sísmico se provocan perturbación dinámicas artificiales (martillo, explosivo, etc.) en o cerca de la superficie del terreno. Estas perturbaciones originan ondas elásticas, longitudinales y transversales que se registran en pequeños detectores o geófonos. La medición de los intervalos de tiempo que transcurren desde que se genera el impulso hasta su recepción en los geófonos u otros sensores colocados a diferentes distancias y que a su vez lo envíen al oscilógrafo o aparato registrador, permite construir una gráfica de tiempo-distancia conocida como dromocrónica que permite determinar la velocidad de propagación de las ondas de terreno.

Mediante estas velocidades también es posible obtener propiedades de interés geotécnico como son: morfologías del subsuelo, estado de compactación y fracturación de los materiales, porosidad, constantes elásticas de los materiales y grado de saturación. Las principales aplicaciones de este método son:

1. Determinación de los espesores y estratigrafía en el subsuelo.

2. Determinación de la profundidad del basamento, espesores de aluvión.

3. Auxiliar en la identificación de estructuras.

6.) CONCLUSIONES

Es importante recalcar la significancia e importancia que tiene este laboratorio para nosotros los futuros ingenieros civiles, puesto que en este laboratorio se conocen los principales suelos a los cuales nos vamos a enfrentar por así decirlo; puesto que las decisiones de construcción en infraestructura dependen principalmente del estudio de suelos previo que se obtenga.

Todos los tipos de suelos poseen unas características significativas que representaran la calidad de los materiales utilizados en las principales obras civiles , para mi fue demasiado importante este reconocimiento , pues me hizo entender que la dureza , la plasticidad , la forma entre otras características determinaran los procesos en la obra.

Se hace un acercamiento a la clasificación de suelos dada por la USCS ; cnonociendo los diferentes tipos de tamiz y sus medidas.

Con el DCP es posible determinar en forma confiable la densidad seca de un suelo compactado. Su potencial aplicación seria aplicarlo como complemento de otro equipo tradicional, en donde se haga una calibración previa y luego se continúe con el DCP para controlar en forma rápida la homogeneidad de la zona en estudio.

Con los sistemas de ubicación geográfica tenemos muchísimas ventajas ante las generaciones anteriores ; en pro de nuestro trabajo el uso de nuevas tecnologías se ha vuelto de todos los días y como futuros ingenieros debemos tener el conocimiento suficiente en estas herramientas.

7.) BIBLIOGRAFÍA

• AMERICAN STANDARD TESTING MATERIALS ASTMD-6951,Standard Test Method for Use of the Dynamic Cone Penetrometer in Shallow Pavement Applications, D-6951, 2003, 7p.

• Angelone, S.; Tosticarelli, J.; Martínez, F, 1994, “Aplicación del Penetrómetro Dinámico de Cono en Obras Viales y Controles de Compactación”, Centro de Transferencia de Tecnología Nº3 I.P.C., Instituto de Estudios de Transporte, Laboratorio Vial I.M.A.E., F.C.E.I.y A. Universidad Nacional de Rosario.

• http://www.utp.edu.co/~publio17/laboratorio/ensayo_arena.htm

• GABR, M. A. et al. (2001). A Potential Model for Compaction Evaluation of Piedmont Soils Using Dynamic Cone Penetrometer. Geotechnical Testing Journal, Vol. 24, No. 3, September, p. 308–313.

• Laboratorio De Ensayo De Materiales – FIC – UNI Tecnología del concreto para Residentes, Supervisores y Proyectistas

Los terremotos y el interior de la tierra, capítulo 8, Geología Física, Strahler, Primera edición

RICO . DEL CASTILLO- LIMUSA NORIEGA EDITORIAL . Ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras ,ferrocarriles . Volumen 1

PROPIEDADES DE AGREGADOS OBTENIDOS POR COMBINACIÓN DE ARENA DE RIO CON AGREGADOS FINOS RECICLADOS PROPERTIES OF AGGREGATES OBTAINED BY COMBINING RIVER SAND WITH RECYCLED FINE AGGREGATES M.E. Sosa1 , C.J. Zega2 , A.A. Di Maio3 1.- CIC-LEMIT 2.- Investigador Asistente CONICET-LEMIT. 3.- Investigador Independiente CONICET-LEMIT. hormigones@lemit.gov.ar