Proyecto SPT

Estructuras Geotcnicas

Catedrtico: Ing. Patricia de Hasbun

Proyecto Sondeos SPT

Presentan:

(00018408) Flores Flores, Mauricio Eduardo

(00000908) Marroqun Callejas, Mario Nelson

(00068010) Portan Pea, David Eduardo

(00016211) Portillo Machuca, Jos Amadeo

(00040810) Recinos Garca, Rodrigo Benjamn

Seccin 01 Fecha: 07 05 14

Universidad Centroamericana Jos Simen Caas

Estructuras Geotcnicas 01/2014 1

INDICE

1. INTRODUCCION .......................................................................................................... 2

2. DESCRIPCIN GENERAL DEL LUGAR ............................................................................ 3

3. TRABAJO DE CAMPO Y LABORATORIO ........................................................................ 4

4. MARCO TERICO PARA EL PROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS. ............................ 5

4.1 Valores de Peso Unitario. ..................................................................................... 5

4.2 Correccin de los valores de N por procedimientos de ensayo. ............................ 6

4.3 Correccin de los valores de N por esfuerzos de sobrecarga (anlisis de Cn) ........ 7

4.4 Ecuacin para el clculo del ngulo de friccin..................................................... 8

4.5 Ecuacin para la capacidad de carga admisible. ................................................... 8

5. RESULTADOS OBTENIDOS ......................................................................................... 11

5.1 Estratigrafa ....................................................................................................... 11

5.2 Contenido De Humedad, Mximo, Mnimo Y Promedio De Cada Sondeo ........... 11

5.3 Tabulacin De Valores De N ............................................................................... 12

5.4 Espesores De Suelo Orgnico O Suelto ............................................................... 13

6. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 14

7. RECOMENDACIONES ................................................................................................. 16

8. BIBLIOGRAFA ........................................................................................................... 17

ANEXOS ........................................................................................................................... 18

ANEXO A: Ubicacin De Sondeos...................................................................................... 19

ANEXO B: Hojas De Registro De Exploracin Sub-Superficial. ........................................... 20

ANEXO C: Anlisis De Coeficiente CN Y Valores De FI....................................................... 23

ANEXO D: Anlisis De Las Distintas Ecuaciones De Capacidad De Carga. ........................... 29



1. INTRODUCCION

En el presente trabajo se desarrolla de manera general, el procedimiento necesario para desarrollar un ensayo de Penetracin Estndar conocido como Ensayo SPT, segn la norma ASTM D 1586. El Ensayo de Penetracin estndar consiste bsicamente en contar el nmero de golpes (N) que se necesita para introducir dentro de un estrato de suelo un toma-muestras o mejor conocido como cuchara partida de 30cm de largo a diferentes profundidades, hasta llegar a la profundidad deseada para el anlisis de los resultados.

El ensayo debe realizarse en suelos arenosos, como es el caso de ste informe, aunque en ocasiones se haya usado para arcillas, esto no es recomendado, ya que el mtodo de Penetracin Estndar arroja correlaciones no muy confiables para ese tipo de suelos.

Las evaluaciones del mtodo indican que son muchas las variables que influyen en los valores de N

Entre otras:

- El tipo y estado de los equipos de perforacin - La destreza de los operadores - El tipo y estado de la cuchara muestreadoras - La dimensin y estado de las varillas - Etc

En esencia el propsito del ensayo de Penetracin Estndar es hallar correlacin entre el ngulo de friccin efectiva (o total) y las Densidades relativas, que me ayuden a determinar la capacidad de carga que posee el suelo en cuestin. Es por eso que se mencionaba anteriormente que el mtodo es aplicable solamente para suelos granulares o en su defecto para suelos que posean propiedades caractersticas de un suelo granular, ya que los parmetros de ngulo de friccin y Densidad relativa son propias de suelos granulares.

Para el caso del presente trabajo, se desarrollaron 3 sondeos diferentes localizados en los alrededores de la cancha de futbol perteneciente al polideportivo de la Universidad. El informe detalla las caractersticas fsicas, mecnicas, entre otras, de las muestras de suelos por debajo del lugar seleccionado. Se muestran los clculos necesarios realizados para encontrar los factores que determinan la capacidad de carga admisible del suelo, desarrollado de dos formas distintas, as como lo visto en clase por medio de dos anlisis diferentes. Por una parte se tiene el anlisis a travs de la ecuacin de Qlt de Vesic con todos sus factores de carga, forma y profundidad que determinan de manera aproximada la carga ltima que el suelo puede soportar. De igual manera se desarrolla el anlisis de capacidad de Carga admisible a travs de los factores de Meyerhof con sus ecuaciones de factores de carga, forma y profundidad. Analizando ambas ecuaciones se puede observar cual se aplica de mejor manera a la informacin obtenida del ensayo de Penetracin Estndar.



2. DESCRIPCIN GENERAL DEL LUGAR

El lugar donde se realizaron los sondeos fue en la chanca de futbol de la Universidad Centroamericana Jos Simen Caas UCA, frente al bulevar Los Prceres. Debido al uso que se le da a esta zona, el lugar presentaba una topografa plana y por consiguiente no existe presencia de rboles en las proximidades a los sitios donde se realizaran los sondeos, solo una capa de csped que cubre la zona.

Se debe de tener muy en cuenta que el sitio es regado peridicamente por consiguiente los resultados de contenido de humedad se vern afectados en cierto grado y con mayor incidencia en las capas superiores.

Figura 1. Ubicacin de la zona de muestreo.



3. TRABAJO DE CAMPO Y LABORATORIO

El ensayo se realiz el da viernes 11 de abril de 2014, este consisti en la realizar tres sondeos, todos hasta una profundidad de tres metros. La norma que se sigui en el ensayo SPT fue ASTM D1586-11 y el procedimiento a seguir fue el siguiente:

Se estableci cual sera el punto donde se realizara la perforacin tomando mediciones de distancia a algunos puntos de referencia para posterior posicionamiento a escala. Luego se prosigui a colocar el trpode de tal forma que las patas del mismo quedasen a una inclinacin de 60. Ya con el trpode colocado se marc en las barras las mediciones de profundidad para los primeros 50 cm; estas corresponderan a los primeros 20,15 y 15 cm. Con las barras marcadas se prosigui a levantar el martillo y se empez a golpear la barra anotando la cantidad de golpes necesarios para lograr perforar hasta cada una de las tres marcas colocada, ya llegando a los correspondientes 50 cm se extrajo la barra y se abri de forma que nos permitiera ver el suelo contenido en el muestreador, se tomaron medidas altura de recoleccin de muestra y se coloc material dentro de bolsas plsticas para su posterior anlisis; tomando tantas muestras como estratos visibles en el muestreador.

Luego con ayuda del barreno se extrajo el material que quedo en el agujero o que se desplomo luego se cado el muestreador hasta una profundidad de 0.50 m, posterior a esto se repiti los procedimientos anteriores para los prximos 0.50 m y as sucesivamente hasta llegar a una profundidad de 3.00 m y proseguir a realizar los 2 sondeos faltantes de la misma manera.

Posterior a la extraccin de la muestras, se les realizaron pruebas tanto de clasificacin visual-manual como de contenidos de humedad siendo estas regidas por las normas ASTM D2488 09a y ASTM D2216 10 correspondientemente.



4. MARCO TERICO PARA EL PROCESAMIENTO DE LOS RESULTADOS.

4.1 Valores de Peso Unitario.

Para los clculos donde se requeran los valores del peso unitario del suelo, fue necesario recurrir a valores tpicos registrados en la literatura. Dichos valores tpicos se muestran en la tabla 1, tomada del libro Geotechnical Engineering de Donald Coduto:

Tabla 1. Valores tpicos de peso unitario.

Debido a que los suelos encontrados en los sondeos fueron clasificados como arena limosa (SM), limo de baja plasticidad (ML) y arena arcillosa (SC) se seleccionaron los siguientes valores de peso unitario:

Para SM: = 18 kN/m3 Para ML: = 17.5 kN/m3

Para SC: = 17 kN/m3



4.2 Correccin de los valores de N por procedimientos de ensayo.

Hay muchas variaciones en los procedimientos de ensayo que son permitidas por la norma. Variaciones como la eficiencia del martillo (la cual depende del mecanismo de ste), el muestreador, longitudes de las varillas y dimetro del agujero pueden afectar las lecturas de los valores de N. debido a esto, las variaciones en los procedimientos de ensayos deben ser compensados al menos parcialmente aproximando el comportamiento del martillo como si trabajara a su 60 por ciento de eficiencia, a esto se le llama N60 y se calcula con la siguiente ecuacin:

60 =

0.60

Dnde: N60 = Valor N de SPT corregido por procedimientos de ensayo Em = Eficiencia del Martillo (Tabla 2) CB = Correccin por el dimetro del agujero (Tabla 3) CS = Correccin por el muestreador (Tabla 3) CR = Correccin por la longitud de las varillas (Tabla 3) N = valor de N medido en el ensayo Las tablas para aplicar esas correcciones se muestran a continuacin, tomadas del libro Foundation Desing de Donald Coduto:

Tabla 2. Eficiencias del Martillo SPT (Adaptado de Clayton, 1990)



Tabla 3. Factores de correccin por agujero, dimetro y longitud de varillas

(Adaptado de Skempton, 1986)

Para nuestros sondeos, con las caractersticas del martillo utilizado, los factores de correccin son los siguientes:

Em = 0.45 CB = 1.0 CS = 1.2

CR = 0.75

4.3 Correccin de los valores de N por esfuerzos de sobrecarga (anlisis de Cn)

La correccin por esfuerzo de sobrecarga se utiliza para compensar el hecho de que en los estratos ms superficiales del suelo se obtendrn valores de N menores que los estratos ms profundos por lo que se ajusta el valor medido de N como si el esfuerzo efectivo fuera de 100 kPa. Se agrega un lmite a las ecuaciones de no evaluarlas excediendo el valor de esfuerzo de 25 kPa, o de no exceder el valor de Cn de 2, es decir, lo ms que se permite es duplicar el nmero de golpes de N registrados en campo. Esta correccin se realiza con la siguiente ecuacin:

(1)60 = 60 Dnde: (N1)60 = Valor de N corregido por procedimientos de ensayo y esfuerzo de

sobrecarga



Cn = Factor de correccin por esfuerzo de sobrecarga N60 = Valor de N corregido por procedimientos de ensayo Existen varias ecuaciones para calcular el valor de Cn, el anlisis de todas ellas se encuentra en el Anexo E de este documento. La ecuacin que se comporta ms apegada al promedio de todas es la de Skempton, tanto antes de los 100 kPa como despus, por lo que es la que hemos utilizado en este documento, adems que es esta ecuacin la que se autocorrige para valores de esfuerzo menores de 25 kPa, incluso evalundose en cero. La ecuacin de Skempton es la siguiente:

=2

1 + (0)

Dnde: Cn = Factor de correccin por esfuerzo de sobrecarga '0 = Esfuerzo efectivo al que est sometido el suelo pa = Presin atmosfrica (100 kPa)

4.4 Ecuacin para el clculo del ngulo de friccin.

En el anexo E se muestra el anlisis de las ecuaciones que se utilizan para calcular los valores de ngulo de friccin. Se decidi que el criterio para seleccionar una ecuacin seria buscar los resultados ms conservadores, es decir los valores ms pequeos de ngulos de friccin. En dicho anlisis se concluy que los valores ms conservadores se obtienen utilizando la ecuacin de Peck, Hanson y Thornburn (1974) la cual se muestra a continuacin:

() = 27.1 + 0.3 (1)60 0.00054 (1)602

Dnde: ' = ngulo de friccin interna (N1)60 = Valor de N corregido por procedimientos de ensayo y esfuerzo de

sobrecarga

4.5 Ecuacin para la capacidad de carga admisible.

En el anexo F se muestra el anlisis de las ecuaciones para calcular la capacidad de

carga ltima. Se concluy que en este caso los factores que hacen ms pequea el

valor de capacidad de carga ultima son los factores de Meyerhof por lo tanto, ya

que estamos del lado de la seguridad, tomaremos los valores de capacidad de

carga ultima que se obtienen de esas ecuaciones, de esa manera se pueden

obtener los valores de capacidad de carga admisible ms conservadores. La

ecuacin de Meyerhof y sus correspondientes factores, tomados del libro



Principios de Ingeniera en Cimentaciones quinta edicin de Braja Das, son los

siguientes:

Dnde:

c = cohesin

q = esfuerzo efectivo al nivel de desplante

= Peso especfico del suelo

B = Ancho de la cimentacin

Fcs, Fqs, Fs = Factores de Forma

Fcd, Fqd, Fd =Factores de Profundidad

Fci, Fqi, Fi = Factores de Inclinacin

Nc, Nq, N = Factores de capacidad de carga

Factores de capacidad de carga:

Para calcular los factores de capacidad de carga, se utilizan las siguientes

ecuaciones:

Factores de forma, profundidad e inclinacin:

Para calcular estos factores se utilizan las ecuaciones mostradas en la siguiente

tabla:



Tabla 4. Factores de forma, profundidad e inclinacin para la ecuacin de

capacidad de carga ultima de Meyerhof.



5. RESULTADOS OBTENIDOS

5.1 Estratigrafa

En los sondeos se encontraron los siguientes tipos de suelos: Limo de baja plasticidad (ML), Arenas limosas (SM) y pequeas cantidades de Arena arcillosa en uno de los sondeos. En los resultados se observ que los estratos con mayor presencia son los limos de baja plasticidad los cuales se encuentran en varias capas alternndose con capas de arenas limosas; no se logr observar un comportamiento uniforme en estas capas, sino ms bien se observ un tanto aleatorio ya que en unos sondeos se encontr en la parte superior estratos de limo y en otros arena limosa.

Figura 2. Estratigrafas de los sondeos.

5.2 Contenido De Humedad, Mximo, Mnimo Y Promedio De Cada Sondeo

A continuacin se muestra un cuadro con los valores de contenido de humedad mximos, mnimos y promedios encontrados en cada sondeo. Podemos observar que en promedio general del contenido de humedad para todos los estratos rondan por un 19%.



Contenidos de Humedad

Mximo Mnimo Promedio

Sondeo 1 47.98% 12.20% 21.40%

Sondeo 2 37.70% 5.40% 16.90%

Sondeo 3 30.70% 13.80% 22.60%

Tabla 5. Contenidos de humedad

5.3 Tabulacin De Valores De N

Luego del procesamiento de los datos del ensayo SPT encontramos los siguientes valores correspondientes de N, N60, Peso unitario, Esfuerzo inicial, Cn (calculado con la ecuacin de Skempton), (N1)60 y el ngulo de friccin (calculado con la ecuacin de Peck, Hanson y Thornburn) para cada sondeo a su respectiva profundidad.

SONDEO 1:

Prof. (m)

Gamma (KN/m3)

Esf. (Kpa) CN

Skempton N N60 (N1)60 FI

0.5 18

9 1 40 27 27 34.81

1 18 1 35 23.63 23.63 33.89

1.5 17.5

26.75 1.58 13 8.78 13.85 31.15

2 35.5 1.48 13 8.78 12.95 30.90

2.5 18 44.5 1.38 29 19.58 27.09 34.83

Tabla 6. Resultados del sondeo 1

SONDEO 2:

Prof. (m)

Gamma (KN/m3)

Esf. (Kpa) CN


0.5 18 9 1 39 26.325 26.325 34.62

1 17.5 17.75 1 20 13.50 13.50 31.05

1.5 17 26.25 1.58 42 28.35 44.91 39.48

2 17 34.75 1.48 41 27.68 41.08 38.51

2.5 17.5 43.5 1.39 17 11.48 15.99 31.76

3 18 52.5 1.31 5 3.38 4.43 28.42




SONDEO 3:

Prof. (m)

Gamma (KN/m3)

Esf. (Kpa) CN


0.5 17.5 8.75 1 36 24.3 24.3 34.07

1 17.5 17.5 1 18 12.15 12.15 30.67

1.5 18 26.5 1.58 25 16.88 26.68 34.72

2 17.5 35.25 1.48 14 9.45 13.97 31.19

2.5 0 0 0.00 0 0.00 0.00 0.00

3 0 0 0.00 0 0.00 0.00 0.00


5.4 Espesores De Suelo Orgnico O Suelto

A continuacin se presenta una tabla para las profundidades de orgnico encontrada en cada sondeo. En ninguno de los sondeos se encontr suelos sueltos o blandos.

Tabla 9. Resultados del ensayo respecto al contenido de material orgnico o suelto



6. CONCLUSIONES

A continuacin se muestran los resultados de capacidad de carga ltima (calculada con la ecuacin y los factores de Meyerhof), capacidad de carga admisible (calculada con un factor de seguridad de 3), tipo de suelo y contenido de humedad de cada sondeo, considerando una zapata corrida para vivienda unifamiliar con nivel de desplante de 0.5 metros y base de 0.6 metros: SONDEO 1:

Profundidad (m)

Sondeo No. 1

Qult (KN/m2) Qadm (KN/m2) Tipo de Suelo w %

0.00 - 0.50 580.40 193.47 SM 14.17

0.50 - 1.0 806.71 268.90 SM 18.28

1.0 - 1.50 744.01 248.00 ML 15.59

1.50 - 2.0 950.81 316.94 ML 24.35

2.0 - 2.50 1951.79 650.60 SM -

2.50 - 3.0 0.00 0.00 - -

Tabla 10. Resultados del Sondeo 1. SONDEO 2:

Profundidad (m)

Sondeo No. 2


0.00 - 0.50 580.40 193.47 SM

0.50 - 1.0 531.30 177.10 ML

1.0 - 1.50 2191.31 730.44 SC 15.62

1.50 - 2.0 2750.47 916.82 SC 15.31

2.0 - 2.50 1293.91 431.30 ML -

2.50 - 3.0 947.59 315.86 SM -

Tabla 11. Resultados del Sondeo 2. SONDEO 3:

Profundidad (m)

Sondeo No. 3


0.00 - 0.50 488.76 162.92 ML

0.50 - 1.0 525.39 175.13 ML

1.0 - 1.50 1256.44 418.81 SM 26.99

1.50 - 2.0 944.90 314.97 ML 26.17

2.0 - 2.50 0.00 0.00 - -

2.50 - 3.0 0.00 0.00 - -

Tabla 12. Resultados del Sondeo 3.



En base a los suelos encontrados en las exploraciones puede concluirse que el tipo de suelo granular SM junto con el suelo tipo ML son los que predominan a una profundidad de 3m mximo. Dichos suelos presentan propiedades mecnicas tpicas de suelos granulares densos por lo que son suelos muy competentes, con deformaciones o asentamientos mnimos, por lo cual es posible aplicar la teora de las ecuaciones de Vesic y Meyerhof para el clculo de la capacidad admisible del suelo.

Se pudo observar la presencia de suelo orgnico en una capa superficial del

terreno, pero esta no era relevante ya que se presentaba como una capa muy delgada la cual no afectaba estratos ms profundos, por lo que se concluye que no es una amenaza para los parmetros mecnicos del suelo subyacente a la fundacin proyectada.

No se encontr la presencia del N.F. En las perforaciones, (aun as las muestras

obtenidas tenan un cierto grado de humedad), lo cual indica que no se generara presin de poro hidrosttica sobre la fundacin por encontrarse sobre el N.F.



7. RECOMENDACIONES

Se recomienda una profundidad de desplante igual o mayor a la dimensin de la base de fundacin para obtener as mayores capacidades de carga, porque de esa manera la relacin D/B crecer, lo que har ms grande su capacidad, es decir las fundaciones superficiales tienden a tener menor capacidad de carga por estar ms cerca a la superficie del suelo.

Se recomienda la construccin de una zapata corrida como fundacin para disminuir la demanda de carga al suelo, porque de esa forma en suelos menos competentes se podran transmitir cargas mayores en comparacin si se utiliza una zapata cuadrada o rectangular, porque una zapata corrida tiene una mayor rea de contacto con el suelo, el cual le permite al suelo absorber ms eficientemente las cargas.

Basados en los tipos de suelos encontrados en las perforaciones, no se recomienda la remocin del suelo, ya que en base a las propiedades mecnicas del mismo, ste parece ser un suelo competente.



8. BIBLIOGRAFA

Coduto, Donald. Foundation Desing - Principles and Practices.

Segunda Edicion. Pretince Hall, 2001.

Coduto, Donald. Geotechnical Engineering. Pretince Hall. 1999

Das, Braja. Principios de Ingenieria de Cimentaciones. Cuarta Edicin.

International Thomsom Editores, 1999.

Ministerio de Obras Pblicas de El Salvador. Norma tcnica para

diseo de cimentaciones y estabilidad de taludes. 1994

ASTM. Standard Test Method for Standard Penetration Test (SPT) and

Split-Barrel Sampling of Soils. 2011



ANEXOS



ANEXO A: Ubicacin De Sondeos.

Los sondeos se realizaron en la parte norte de la cancha de la UCA, en las posiciones a

escala mostradas en la imagen. Su colocacin se realiz en base a medidas referencias de

los puntos a las esquinas de la cancha y a los postes de la misma.

Coordenadas del poste 1

Lat. 13.682772 Long. -89.234216 Alt. 780m

Figura A1. Ubicacin de sondeos.



ANEXO B: Hojas De Registro De Exploracin

Sub-Superficial.

Sondeo 1

Tabla B1. Hoja de registro de exploracin sub-superficial del sondeo 1.

PROFUN- PENETRACIN

HUME-DAD w

% CLASIFICACIN VISUAL SMBOLO PERFIL

Recuperacin de la muestra DIDAD

No de golpes N en 30 cm

[m] en cuchara

0.50

9

40

1A: 12.65%

1B: 15.68%

Porcentaje: 52% de gruesos y 48% de finos. Tamao mximo de partcula: arena gruesa. Plasticidad: no

plstico. Dilatancia: lenta. Tenacidad: media. Color: caf oscuro. Olor: orgnico. Humedad: hmedo. Observaciones: presencia de races, hojas y pieda

pmez.

SM

50 cm 17

23

1.00

19

35

2A: 18.38%

2B: 18.18%

Porcentaje: 56% de gruesos y 44% de finos. Tamao mximo de partcula: grava fina. Plasticidad: no

plstico. Dilatancia: lenta. Tenacidad: media. Color: caf claro. Humedad: seco. Observaciones: presencia de races, hojas y pieda pmez.

SM 50 cm 17

18

1.50 10

13

12.2 Color caf oscuro, dilatancia rapida, tenacidad alta, resistencia en seco alta y no plastico. 45% grueso

ML

10 cm

7 18.978 Color caf claro, dilatancia lenta, tenacidad media, resistencia en seco alta y baja plasticidad. 35% grueso

ML 27 cm

6

2.00

10

13

25.0 Color caf claro, dilatancia lenta, tenacidad media,

resistencia en seco muy alta y de media plasticidad. 40% grueso

ML 32 cm

7

6

23.708 Color caf claro, dilatancia lenta, tenacidad baja, resistencia en seco muy alta y de alta plasticidad. 54%

grueso SM

10 cm

2.50

8

29 47.98

Arena limosa, suelo conformado por un 65% de arena y un 35% de limo de baja plasticidad con abundante presencia de pmez (los primeros 11cm); los ltimos

5cm correspondian a un estrato distinto, de un suelo de carcter fino y color muy oscuro, sin embargo no se recuper suficiente material para clasificarlo.

SM 16 cm 16

13

3.00

No se pudo penetrar hasta esta profundidad ya que

hubo obstaculizacin de material demasiado duro.



Sondeo 2


PROFUN- PENETRACIN

HUME-DAD w %

CLASIFICACIN VISUAL SMBOLO PERFIL Recuperacin de la muestra DIDAD


[m] en cuchara

0.50

21

39 5.4 Arena Limosa , los primeros 12 cm presentaron suelo

orgnico

25 cm 20 SM

19

1.00

10

20 15.2 Limo Arenoso de baja Plasticidad ML

30 cm 7

13

1.50 20

42

13.6 arena limosa, color caf claro, 63.64% de arena y 36.36% de limo plastico

SM

10 cm

17 17.63 arena arcillosa, color caf claro, 70.00% de arena y 30.00% de arcilla de baja plasticidad

SC

27 cm 25

2.00

26

41

14.12 arena arcillosa, color caf claro, 66.67% de arena y 33.33% de arcilla de baja plasticidad

SC

32 cm

23 15.6

arena arcillosa, color caf claro, 66.67% de arena y 33.33% de arcilla de baja plasticidad

SC

18 16.2

arena arcillosa, color caf claro, 55.56% de arena y

44.44% de arcilla de baja plasticidad SC 10 cm

2.50

11

17 16.9 Limo con arena, color caf, 42% arena fina a media y

58% de limo no plastico.

ML

25 cm 8

9

3.00

9

5 37.7 Arena limosa, color caf, 56% arena fina a media y 44% de limo no plastico.

SM

36 cm 2

3



Sondeo 3


PROFUN- PENETRACIN

HUME-DAD w %

CLASIFICACIN VISUAL SMBOLO PERFIL Recuperacin de la muestra DIDAD


[m] en cuchara

0.50

12

36

13.81 Orgnico de 0-0.05 mts. O

0.33 m 24 16.35 Limon de baja plasticidad 0.05-0.23 mts. ML

12 17.16 Limon de baja plasticidad 0.23-0.33 mts. ML

1.00

13

18

18.26 Arena limosa de 0-0.075 mts SM

0.40 m 7 22.74 Limon de baja plasticidad 0.075-0.235 mts. ML

11 27.3 Limon de baja plasticidad 0.235-0.40 mts. ML

1.50

7

25

21.4 Arena limosa con presencia de pomez. Gruesos: 69 % SM

0.44 m 6 28.88 Limo arenoso de baja plasticidad. Gruesos: 35 % ML

19 30.7 Arena limosa. Gruesos: 80 % SM

2.00

10

14

27.2 Limo arenoso de baja plasticidad. Gruesos: 50 % ML

0.40 m 7 25.14 Limo arenoso de baja plasticidad. Gruesos: 39 %

ML 7



ANEXO C: Anlisis De Coeficiente CN Y

Valores De FI

VARIACIN DEL FACTOR DE CORRECCIN CN Es un hecho que en los estratos ms superficiales del suelo se obtendrn valores de N menores que los estratos ms profundos debido a la presin efectiva vertical de cada capa del suelo. Podemos inferir entonces que el valor de N y todos los anlisis que partan de este valor tambin estarn en dependencia del esfuerzo efectivo incluyendo las propiedades fsicas calculadas despus como por ejemplo el ngulo de friccin. Sin embargo sabemos que el ngulo de friccin interna es independiente del valor del esfuerzo efectivo por lo que debe aplicar una correccin a los valores de N para controlar la dependencia que mantiene con ste, ajustndolo a un valor estndar de esfuerzo. Continuaremos el anlisis graficando las diferentes ecuaciones para calcular el Cn (por este momento respetando el lmite de esfuerzos menores de 25 kPa), as como tambin el promedio de todas:

Esfuerzo (kPa) Whitman. Skempton. Seed et al. Peck et al. Promedio

25 2.00 1.60 1.75 1.47 1.70 50 1.41 1.33 1.38 1.23 1.34 75 1.15 1.14 1.16 1.10 1.14

100 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 125 0.89 0.89 0.88 0.93 0.90 150 0.82 0.80 0.78 0.87 0.82 175 0.76 0.73 0.70 0.81 0.75 200 0.71 0.67 0.62 0.77 0.69 225 0.67 0.62 0.56 0.73 0.64 250 0.63 0.57 0.50 0.70 0.60 275 0.60 0.53 0.45 0.66 0.56 300 0.58 0.50 0.40 0.63 0.53 325 0.55 0.47 0.36 0.61 0.50 350 0.53 0.44 0.32 0.58 0.47 375 0.52 0.42 0.28 0.56 0.44 400 0.50 0.40 0.25 0.54 0.42 425 0.49 0.38 0.21 0.52 0.40 450 0.47 0.36 0.18 0.50 0.38 475 0.46 0.35 0.15 0.48 0.36

500 0.45 0.33 0.13 0.46 0.34

Tabla C1.



Grafica C1.

Como se puede apreciar, al evaluar las ecuaciones con un esfuerzo de 100 kPa dan como resultado uno por lo que no modifican el valor de N. De esto se deduce que el valor de esfuerzo estndar al que se quiere ajustar los valores de N es de 100 kPa. Esto se corrobora al fijarnos que al evaluar esfuerzos menores de 100 kPa, lo que se busca es amplificar el nmero de N, como simulando que el comportamiento del suelo es a un mayor valor de esfuerzo efectivo y en cambio cuando se evalan con esfuerzos efectivos mayores de 100 kPa ocurre lo contrario, reduciendo el valor de N como si el esfuerzo efectivo al que est sometido el suelo fuera menor que el verdadero.

Otra observacin destacable es que los valores de la ecuacin de Skempton son los ms aproximados al promedio de todas las ecuaciones sobre todo despus de la barrera de 100 kPa, incluso parecen ser la misma grfica. Pero no sucede lo mismo en los primeros valores de esfuerzo, donde parece que la ecuacin ms cercana al promedio es la de Seed. Pero en general la tendencia de todas las ecuaciones es alejarse del promedio a medida que aumenta el valor de esfuerzo efectivo.

Para verificar lo que ocurre antes del lmite de los 100 kPa, graficaremos todas las ecuaciones para ver mejor el comportamiento de cada una de estas respecto al promedio.



Grafica C2.

Como anticipamos en la grfica anterior, para valores cada vez menores la ecuacin de Seed es la que se acerca mejor al promedio. Pero a medida van creciendo los esfuerzos, la ecuacin que se comporta mejor respecto al promedio es la de Skempton, como se puede verificar al observar los valores de la Tabla C2.

Esfuerzo (kPa) Whitman. Skempton. Seed et al. Peck et al. Promedio

0 INDEF 2.0 INDEF INDEF INDEF

5 4.47 1.90 2.63 2.00 2.75

10 3.16 1.82 2.25 1.77 2.25

15 2.58 1.74 2.03 1.64 2.00

20 2.24 1.67 1.87 1.54 1.83

25 2.00 1.60 1.75 1.47 1.70

30 1.83 1.54 1.65 1.40 1.61

35 1.69 1.48 1.57 1.35 1.52

40 1.58 1.43 1.50 1.31 1.45

45 1.49 1.38 1.43 1.27 1.39

50 1.41 1.33 1.38 1.23 1.34

55 1.35 1.29 1.32 1.20 1.29

60 1.29 1.25 1.28 1.17 1.25

65 1.24 1.21 1.23 1.15 1.21

70 1.20 1.18 1.19 1.12 1.17

75 1.15 1.14 1.16 1.10 1.14



80 1.12 1.11 1.12 1.08 1.11

85 1.08 1.08 1.09 1.06 1.08

90 1.05 1.05 1.06 1.04 1.05

95 1.03 1.03 1.03 1.02 1.02

100 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Tabla C2.

Tambin podemos observar que la manera en que est planteada la ecuacin de Skempton, le permite evaluar valores de esfuerzos menores de 25 kPa, incluso con cero, por lo que nos atrevemos a decir que esta ecuacin se autocorrige manteniendo el lmite de que Cn sea menor o igual a 2 independientemente del valor de esfuerzo.

Sin embargo, al igual que pasa con los valores excesivamente mayores que 100 kPa, aqu tambin existe la tendencia de las grficas a alejarse entre ellas, a medida que se evalan esfuerzos excesivamente menores de 100 kPa. Para aclarar este punto se muestra la siguiente grfica y su correspondiente tabla de valores, evaluando pequeas profundidades, donde se observa que incluso la ecuacin de Seed se aleja a medida se reducen los esfuerzos.

Grafica C3.



Profundidad Esfuerzo Whitman. Skempton. Seed et al. Peck et al. Promedio

0.0 0 INDEF 2.0 INDEF INDEF INDEF 0.1 1.75 7.56 1.97 3.20 2.35 3.77 0.2 3.5 5.35 1.93 2.82 2.12 3.06 0.3 5.25 4.36 1.90 2.60 1.99 2.71 0.4 7 3.78 1.87 2.44 1.89 2.50

0.5 8.75 3.38 1.84 2.32 1.82 2.34

0.6 10.5 3.09 1.81 2.22 1.76 2.22

0.7 12.25 2.86 1.78 2.14 1.70 2.12 0.8 14 2.67 1.75 2.07 1.66 2.04 0.9 15.75 2.52 1.73 2.00 1.62 1.97 1.0 17.5 2.39 1.70 1.95 1.58 1.91 1.1 19.25 2.28 1.68 1.89 1.55 1.85 1.2 21 2.18 1.65 1.85 1.52 1.80

1.3 22.75 2.10 1.63 1.80 1.50 1.76

1.4 24.5 2.02 1.61 1.76 1.47 1.72

1.429 25 2.00 1.60 1.75 1.47 1.70 1.5 26.25 1.95 1.58 1.73 1.45 1.68 1.6 28 1.89 1.56 1.69 1.43 1.64 1.7 29.75 1.83 1.54 1.66 1.41 1.61 1.8 31.5 1.78 1.52 1.63 1.39 1.58 1.9 33.25 1.73 1.50 1.60 1.37 1.55

2.0 35 1.69 1.48 1.57 1.35 1.52

Tabla C3. Conclusiones. El valor de N depende del esfuerzo efectivo al que est sometido el suelo, sin embargo las propiedades mecnicas que se calculan con este valor de N son independientes del esfuerzo efectivo por lo que se necesita ajustarlo a valores correspondientes a un esfuerzo estndar, en este caso de 100 kPa. Se agrega un lmite a las ecuaciones de no evaluarlas excediendo el valor de esfuerzo de 25 kPa, o de no exceder el valor de Cn de 2, es decir, lo ms que se permite es duplicar el nmero de golpes de N registrados en campo. La ecuacin que se comporta ms apegada al promedio de todas es la de Skempton, tanto antes de los 100 kPa como despus, por lo que es la que se recomienda utilizar, adems que es esta ecuacin la que se autocorrige para valores de esfuerzo menores de 25 kPa, incluso evalundose en cero.



COMPARACIN DEL NGULO DE FRICCIN INTERNA. Para el sondeo nmero 2 se realizaron los diferentes clculos para el ngulo de friccin, por los cuatro mtodos propuestos dando como resultado los siguientes datos:

Tabla C4. Variacin del ngulo de friccin.

En el eje de las ordenadas se puede observar la profundidad del sondeo y en el de las abscisas el ngulo de friccin.

Se observa que los ngulos calculados con la ecuacin de Peck son los que ms se alejan de los otros cuatro, son los ms conservadores ya que son los que presentan datos menores segn lo expuesto anteriormente en el anlisis de Cn.

Por otro lado, podemos dudar de la confiabilidad de la aplicacin del mtodo de Schmertmann debido a que es un mtodo grfico y es fcil que cometamos errores y tiene el lmite de aplicacin de que la profundidad tiene que ser mayor de 2 metros, aunque para este caso en particular se ha realizado para todas las profundidades.

La principal diferencia entre los dos mtodos restantes es que el de Kulhawy se aplica usando solo el N60 y parece traer implcita la correccin por del esfuerzo efectivo mientras que el de Hatanaka utiliza el (N1)60, por lo que este ltimo requiere realizar previamente la correccin por esfuerzo de sobrecarga ajustndolo a 100 kPa y tambin arrastrando cualquier error que se cometa al realizar ese anlisis.

Se seleccionara el mtodo de Peck para la obtencin de ngulo de friccin para continuar con la tendencia conservadora.

0

10

20

30

40

50

60

0.5 1 1.5 2 2.5 3

schmertmann

kulhawy

hatanaka

peck



ANEXO D: Anlisis De Las Distintas

Ecuaciones De Capacidad De Carga.

Para determinar cul ecuacin era la mejor para basar nuestros anlisis posteriores, se

decidi realizar el clculo de la capacidad de carga ltima con las dos ecuaciones, es decir,

con la ecuacin de Vesic y sus factores; y la ecuacin de Meyerhof con sus respectivos

factores para un sondeo y considerar el mismo comportamiento para los otros dos

sondeos.

Utilizando la ecuacin de Skempton para calcular Cn y la ecuacin de Peck, Hanson y

Thornburn para calcular el ngulo de friccin, se obtiene la siguiente tabla:

Profundidad (m)

Gamma (KN/m3)

Esfuerzo (Kpa)

CN Skempton

N N60 (N1)60 FI

0.5 18

9 1 40 27 27 34.81

1 18 1 35 23.63 23.63 33.89

1.5 17.5

26.75 1.58 13 8.78 13.85 31.15

2 35.5 1.48 13 8.78 12.95 30.90

2.5 18 44.5 1.38 29 19.58 27.09 34.83

Tabla D1. Datos para realizar el anlisis

Considerando una zapata corrida para vivienda unifamiliar con nivel de desplante de 0.5

metros y base de 0.6 metros y teniendo en cuenta la siguiente ecuacin:

qadm =qultFS

Dnde:

qadm = Capacidad de carga admisible

qult = Capacidad de carga ultima

FS = Factor de seguridad (Tomado con un valor de 3)

Anlisis con la ecuacin de Vesic:

Siendo la ecuacin de Vesic:

qult = sigma'*Nq*Sq*dq + 0,5*gamma'*B*Ng*Sg*dg

Se obtienen los siguientes resultados:



profundidad angulo FI FI

corregido Nq Ngamma Sq - Sgama dq Gamma

0.5 34.81 35 33.3 48 1.00 1.212 18

1 33.89 34 29.4 41 1.00 1.218 18

1.5 31.15 31 20.6 26 1.00 1.236 17.5

2 30.90 31 20.6 26 1.00 1.236 17.5

2.5 34.83 35 33.3 48 1.00 1.212 18

Tabla D2. Factores de Vesic

Y para el sondeo uno se tiene:

Profundidad (m)

Sondeo No. 1

Qult KN/m2

Qadm KN/m2

Tipo de Suelo

Contenido de Humedad

0.00 - 0.50 622.50 207.50 SM 14.17

0.50 - 1.0 866.20 288.73 SM 18.28

1.0 - 1.50 817.34 272.45 ML 15.59

1.50 - 2.0 1040.04 346.68 ML 24.35

2.0 - 2.50 2055.51 685.17 SM -

2.50 - 3.0 0.00 0.00 - -

Tabla D3. Resultados con la ecuacin de Vesic

Anlisis con la ecuacin de Meyerhof:

Siendo la ecuacin de Meyerhof:

qult = sigma'*Nq*Sq*dq + 0,5*gamma'*B*Ng*Sg*dg

Se obtienen los siguientes resultados:

profundidad ngulo FI FI

corregido Nq Ngamma dq dgamma Gamma

0.5 34.81 35 33.3 37.15 1.160 1.160 18

1 33.89 34 29.4 31.15 1.157 1.157 18

1.5 31.17 31 20.6 18.56 1.147 1.147 17.5

2 30.91 31 20.6 18.56 1.147 1.147 17.5

2.5 34.81 35 33.3 37.15 1.160 1.160 18

Tabla D4. Factores de Meyerhof

Y para el sondeo uno se tiene:

Profundidad Sondeo No. 1



(m) Qult KN/m2

Qadm KN/m2

Tipo de Suelo

Contenido de Humedad

0.00 - 0.50 580.40 193.47 SM 14.17

0.50 - 1.0 806.71 268.90 SM 18.28

1.0 - 1.50 744.01 248.00 ML 15.59

1.50 - 2.0 950.81 316.94 ML 24.35

2.0 - 2.50 1951.79 650.60 SM -

2.50 - 3.0 0.00 0.00 - -

Tabla D5. Resultados con la ecuacin de Meyerhof.

Conclusin:

En este caso los factores que hacen ms pequea el valor de capacidad de carga ultima

son los factores de Meyerhof por lo tanto, ya que estamos del lado de la seguridad,

tomaremos los valores de capacidad de carga ultima que se obtienen de esas ecuaciones,

de esa manera se pueden obtener los valores de capacidad de carga admisible ms

conservadores.

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