lunes, 30 de junio de 2014

TIPOS DE MEZCLAS BITUMINOSAS

Los tipos de mezclas bituminosas generalmente empleados para las capas de rodamiento en los pavimentos flexibles son:

a) Tratamientos superficiales en una o varias capas; con o sin carpeta de sello. Los asfaltos y alquitranes que se emplean son los llamados líquidos o diluidos (Cut-banks), del tipo de curado rpido ( RC y RT ), el espesor de estas capas es de 2,5 cm. ( 1 " ) aproximadamente.
Este tipo se emplea generalmente para transito ligero.

b) Mac-Adam de penetración; son sucesivas capas de material pétreo y asfalto regado a presión. Los asfaltos que se emplean son aquellos cuya penetración está comprendida entre 85 y 150, y los alquitranes usados son del tipo más viscoso. El espesor de estas capas varia entre 5 y 15 cm ( 2,5 " y 6" ).

c) Mezclas " In Situ ", de tipo abierto o denso; generalmente se emplean asfaltos Líquidos de rápido curado y medio curado ( RC y MC ). El espesor varía aproximadamente entre 4 y 7,5 cm. ( 1," y 3" ).

d) Mezclas en planta de tipo denso o abierto, aplicadas " en frío " o " en caliente "; para capas asfálticas.
Concretos bituminosos, etc. puede usarse algunos asfaltos líquidos, pero preferentemente se emplean cementos asfálticos cuya penetración esta comprendida entre 85 y 200.

CARPETAS DE DESGASTE O SELLO.


Esta formada por una aplicación bituminosa de asfalto o alquitrán, y tiene por objeto sellar la superficie, impermeabilizándola a fin de evitar las aguas de lluvia. Además protege la capa de rodamiento contra la acción abrasiva de las ruedas de los vehículos.


Los materiales bituminosos que se emplean pueden ser asfaltos líquidos, emulsionados, o de penetración y alquitranes. Los tipos de asfalto generalmente empleados son: RC-3, RC-4, RC-5, MC-3, MC-4, MC-5, RC-1, penetración 85-100, 100-120 y los alquitranes RT-6, RT-7,RT-8.

domingo, 29 de junio de 2014

PAVIMENTOS RIGIDOS (II)


1.3.- DISEÑO SIMPLIFICADO DE PAVIMENTO DE CONCRETO.-


El factor más importante en diseño de pavimentos de concreto es la resistencia del concreto utilizado.

El concreto que quí se considera deberá tener una resistencia del concreto utilizado.

El concreto que aquí se considera deberá tener una resistencia a la compresión de 300 kg/cm`2, mínimo , a los 28 días de edad, o antes si se especifica otra edad. Si se usara resistencia de 250 kg/cm`2, se deberá aumentar el espesor de la losa, unos 2 cm.

Los pavimentos de concreto, están formado exclusivamente por la losa del concreto, la cual puede colocarse directamente sobre la sub rasante ( para poco tránsito o suelos buenos de la subrazante) o sobre la sub base. La sub base tiende a corregir defectos del suelo sub rasante, siendo así un mejoramiento de esa capa.

a) Para contrarrestar la expansión y contracción excesivas del suelo de la surasante.
b) Para evitar la falla por “ bombeo” o eyección de finos y agua en la sub-base.
c) Para evitar el congelamiento de los suelos finos.
d) Como auxiliar en la construcción, principalmente en sub-rasantes muy arenosos.

Por lo tanto, si en suelo de la sub rasante es de tipo granular, o si el pavimento no estará sujeto a tránsito intenso, no se justifica el uso de la capa sub base.

sábado, 28 de junio de 2014

PAVIMENTOS RIGIDOS (I)


1.1.- INTRODUCCIÓN.-


Los pavimentos típicamente rígidos, son los de concreto. Estos pavimentos difieren mucho de los de tipo flexible. Los pavimentos de concreto reciben la carga de los vehículos y la reparten a un área de la sub-rasante. La loza por su alta rigidez y alto módulo elástico, tiene un comportamiento de elemento estructural de viga. Ella absorbe prácticamente toda la carga. Estos pavimentos han tenido un desarrollo bastante dinámico. De acuerdo al adelanto tecnológico y científico correspondiente a la estructura de concreto.

1.2.- DIFERENTES PAVIMENTOS DE CONCRETO.-


A) Pavimentos de concreto simple, sin gravilla pasajuntas.
B) Pavimentos de concreto simple, con gravillas pasajuntas.
C) Pavimentos de concreto reforzado ( refuerzo continuo)
D) Pavimentos de concreto preesforzado.
E) Pavimentos de concreto reforzado con fibras cortas de acero.

El caso más común y corriente , es el “a”, de pavimentos de concreto simple sin varillas pasajuntas.

Estos son los pavimentos que aquí se presentarán y se les llamará simplemente, pavimentos de concreto

El talón de Aquiles de los pavimentos de concreto, son las juntas que tienen que diseñar y construir para controlar los cambios de volumen, inevitables, que se producen en ellos por cambios temperatura. Los pavimentos de refuerzo continuo y los presforzados, se diseñan y construyen sin juntas transversales de contracción y expansión excepto al llegar a un cruce o a una estructura fija. Sólo se construyen juntas de construcción. Estos pavimentos son muy y de tecnología muy avanzada.

Los pavimentos de concreto son muy adecuados para calles de ciudades o plantas industriales.

El diseño esttructural de pavimentos de concreto es eminente racional, a diferencia de los de tipo flexible, que es impírico. En los de concreto, se aplica la teoria de elasticidad.

Técnicamente, los pavimentos de concreto dben diseñarse y controlarse para una resistencia a la flexión del concreto usado. Se han obtenido en nuestros país algunas correlaciones entre las resistencias a la compresión y la resistencia a la flexión.

viernes, 27 de junio de 2014

FUNCION Y CARACTERISTICAS DE LAS DIFERENTES CAPAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE. (II)

BASE.


Esta capa tiene por finalidad, la de absorber los esfuerzos trasmitidos por las cargas de los vehículos y, además, repartir uniformemente Estos esfuerzos a la sub - base y por medio de esta al terreno de fundación.
Las bases pueden ser granulares, o bien estar constituidas por mezclas bituminosas o mezclas estabilizadas con cemento u otro ligante.
El material pétreo que se emplea en la base, debe llenar los siguientes requisitos:
a) Ser resistente a los cambios de humedad y temperatura.
b) No presentar cambios de volumen que sean perjudiciales.
c) El porcentaje de desgaste, según el ensayo de " Los Angeles " debe ser inferior a 50.
d) La fracción del material que pase el tamiz No. 40, ha de tener un Limite Liquido del 25 %, y un Indice
de Plasticidad inferior a 6.
e) La fracción que pasa el tamiz No. 200, no podrá exceder de 1/2 y en ningún caso los 2/3 de la fracción que pasa el tamiz No. 40.
f) La graduación del material de la base, es menester que se halle dentro de los limites establecido en las normas o en el pliego de especificaciones técnicas.
g) El C.B.R. de diseño debe ser superior al 50 %.
Por lo general la capa base se emplea piedra triturada o chancada, grava o mezclas estabilizadas, etc.

CAPA DE RODAMIENTO.



Su función primordial será proteger la base impermeabilizando la superficie, para evitar así posibles infiltraciones del agua de lluvia que podría saturar total o parcialmente las capas inferiores. Además evita que se desgaste o se desintegre la base a causa del transito de los vehículos.

jueves, 26 de junio de 2014

FUNCION Y CARACTERISTICAS DE LAS DIFERENTES CAPAS DEL PAVIMENTO FLEXIBLE. (I)

          De su capacidad soporte depende, en gran parte, el espesor que deberá tener un pavimento, sea Este flexible o Rígido.

TERRENO DE FUNDACION.


a) Si el terreno de fundación es pésimo, debe desecharse el material que lo compone siempre que sea posible, y sustituirse este por un suelo de mejor calidad.
b) Si el terreno de fundación es malo, habrá que colocar una sub - base de material seleccionado antes de colocar la base.
c) Si el terreno de fundación es regular o bueno, podría prescindirse de la sub - base.

SUB-BASE.



a) Servir de drenaje al pavimento.
b) Controlar o eliminar en lo posible, los cambios de volumen de elasticidad y plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la sub - rasante.
c) Controlar la ascensión capilar del agua proveniente de las capas friáticas cercanas o de otras fuentes,
protegiendo así el pavimento contra los Hinchamientos que se producen en Épocas de helada. Este hinchamiento es causado por el congelamiento del agua capilar, fenómeno que se observa especialmente en suelos limosos, donde la ascensión del agua capilar es grande.
El material de la sub - base debe ser seleccionado y tener mayor capacidad de soporte que el terreno de fundación compactado. Este material puede ser arena, grava, escoria de altos hornos o residuos de material de cantera.
Si la función principal de la sub - base es de servir de capa de drenaje, el material a emplearse debe ser granular, y la cantidad de material fino (limo y arcilla) que pase el tamiz No. 200 no será mayor del 8%.

miércoles, 25 de junio de 2014

Laboratorio NORMAS PARA SONDEOS DE SUELO (II)

Piezómetros

La determinación “in situ” de las presiones neutrales es un problema de gran trascendencia en los aspectos prácticos de la Mecánica de Suelos, pues, según ya se vio, ese concepto juega un papel fundamental en las actuales teorías, sobre todo en Consolidación y en Resistencia al Esfuerzo Cortante de los suelos; la aplicación de tales teorías a los problemas prác­ticos exige entonces el efectuar mediciones directas que permitan evaluar la presión neutral en el caso particular que se trate.
Los piezómetros son los aparatos cuya función es medir la presión neutral en el suelo en un punto determinado, a una cierta profundidad. El principio con el que trabajan es, simplemente, el hecho conocido según el cual la presión que pueda existir en el agua en el extremo inferior de un tubo puede equilibrarse con una cierta columna de agua actuante en dicho tubo.
Un piezómetro es, pues, un tubo con extremo inferior poroso, que se coloca en el suelo a la profundidad a que se desee medir la presión en el agua. Si el nivel de equilibrio del agua en el tubo es igual al nivel natural representado por el nivel freático, querrá decir que, en el punto medido, la presión en el agua es la correspondiente a la condición hidrostática. Una altura de la columna equilibrante mayor que el nivel de aguas freáticas indicará la existencia de una presión en exceso de la hidrostática, que podrá calcularse automáticamente del desnivel observado en la colum­na de agua. Similarmente, una presión en el agua, menor que la hidros­tática, quedará indicada por un menor nivel de la columna piezométrica respecto al nivel freático.
El uso de piezómetros en el campo ha permitido seguir de cerca los procesos de consolidación inducidos por la aplicación superficial de car­gas, bombeo de mantos acuíferos, evaporación superficial, etc.

En nuestro caso no utilizamos ningún equipo especial, para obtener la muestra lo único que se empleó fue una pala y una picota, ya que el suelo era Blando, Para la cual trazamos una circunferencia de aproximadamente (2 – 2.5 m.) de diámetro, y otra inferior de 30 cm.
Con la ayuda de la pala y picota cavamos todo el anillo hasta un suelo que no tenga raices o materia orgánica, en nuestro caso cavamos de 50 – 60 cm. de profundidad.
Con un cilindro colocamos o tomamos el cilindro al centro de la parte que recortamos.
Se aprieta el cilindro contra el suelo con ayuda del asentador realizando varios golpes hasta que penetre totalmente.
Con mucho cuidado vamos retirando el cilindro cavando por los costados hasta que haya quedado libre.
Depositándolo en una bolsa de polietileno
De igual manera vamos realizando con el suelo para los otros ensayos entre unos 50 a 55 Kg.
Una vez recogido la muestra las etiquetamos y llevamos al laboratorio.
La muestra fue obtenida o extraída del Sur - Este de la ciudad de Oruro, en la parte Este de Villa Challacollo o cerca o a las orillas del lago Uru Uru.Cuando se debe de realizar el estudio de un sector determinado se debe de seguir ciertos pasos, según la AASHO los procedimientos recomendados, para el muestreo en sitio, y la identificación y ensayos son los siguientes:

Método AASHO T-203.

Investigación y Muestreo de Suelos mediante empleo de taladros. Este método cubre el uso de taladros para la investigación. Las profundidades de investigación por medio de taladros están limitadas por las aguas subterráneas existentes en el subsuelo, por las características de los suelos y por equipo que se emplee.

Método AASHO T-207.


Penetración y Muestreo de suelos por medio de muestra dores de pared delgada. Este método describe el procedimiento para recuperar muestras de suelos relativamente inalteradas.

Método AASHO T-206.


Penetración y muestreo de suelos por medio del Muestreado partido. Este método describe el procedimiento para obtener muestras representativas de suelo para su identificador, clasificación y ensayos de laboratorio, así como para medir la resistencia del suelo a la penetración de un muestreados de tipo Standard.

Método AASHO T-225.



Sondeos para la investigación del sitio utilizado brocas de diamantes. Este método describe el procedimiento para recuperar muestras intactas de rocas y suelos demasiados para ser extraídos por los métodos anteriormente mencionados.

Ingenieros serán capacitados en el mejor uso del hormigón

Todos los aspectos técnicos que involucran el uso adecuado del cemento y el hormigón para la construcción de obras de infraestructura -grandes, medianas y pequeñas- serán objeto de un curso de capacitación que impartirá la American Concrete Institute (ACI) de los Estados Unidos a 10 ingenieros bolivianos seleccionados en las ciudades de Cochabamba y La Paz, informó ayer el Instituto Boliviano del Cemento y el Hormigón (IBCH).

En este sentido, el IBCH realizó los contactos y procedimientos de acercamiento necesarios para constituirse en un grupo patrocinador en Bolivia del (ACI) que es la institución más reconocida y de mayor prestigio a nivel mundial en el estudio, difusión y desarrollo de todos los temas referidos al hormigón, señaló la institución empresarial, a través de una nota de prensa.

John K. Conn, Director de Certificación y Actividades, junto con Roberto Núñez, experto capacitador con experiencia en cursos de certificación en diversos países, tendrán la responsabilidad de impartir las competencias, se informó.

El curso además tendrá oportunidad de certificar a los ingenieros en Normas ASTM (American Society for Testing and Materials – Sociedad Americana para Ensayos y Materiales), con la finalidad de elevar los conocimientos teóricos y prácticos de las personas que diseñan, construyen y supervisan obras de hormigón.

El objetivo final de las capacitaciones que impartirá la ACI, será incrementar la seguridad, confiabilidad y durabilidad de las estructuras, optimizando además los costos que en muchas casos se incrementan.

ACI La ACI fue fundada en 1904 y tiene sus oficinas principales en Farmington Hills, Michigan, Estados Unidos.

Es líder a nivel mundial para el desarrollo y la distribución de recursos técnicos; programas educativos y normas, es una fuente de conocimientos indispensable para los profesionales de la construcción (arquitectos, ingenieros civiles y técnicos constructores) y organizaciones involucradas en el diseño y construcción con hormigón, señaló el IBCH.

Con aproximadamente 20.000 miembros a nivel internacional, la ACI trabaja actualmente, en más de 120 países.

martes, 24 de junio de 2014

Laboratorio NORMAS PARA SONDEOS DE SUELO (I)

Número, tipo y profundidad de los sondeos


El número, tipo y profundidad de los sondeos que deban ejecutarse en un programa de exploración de suelos depende fundamentalmente del tipo del subsuelo y de la importancia de la obra. En ocasiones, se cuenta con estudios anteriores cercanos al lugar, que permiten tener una idea siquiera aproximada de las condiciones del subsuelo y este conocimiento permite fijar el programa de exploración con mayor seguridad y eficacia. Otras veces, ese conocimiento apriorístico indispensable sobre las con­diciones predominantes en el subsuelo ha de ser adquirido con los sondeos de tipo preliminar. El número de estos sondeos exploratorios será el suficiente para dar precisamente ese conocimiento. En obras chicas posiblemente tales sondeos tendrán carácter definitivo, por lo que es conve­niente realizarlos por los procedimientos más informativos, tales como la prueba de penetración estándar, por ejemplo: otro tanto sucederá cuando se concluya de los sondeos exploratorios la no existencia de problema específico de suelos en el lugar de la obra o la existencia de problemas que puedan manifestarse suficientemente con esos datos preliminares; tal es el caso cuando se exploran arenas compactas con el penetrómetro estándar, por ejemplo.
En obras grandes, en que se haga necesario un programa de sondeos definitivos, éste quedará determinado por la naturaleza del subsuelo. En lugares de perfil errático, tales como cauces fluviales o glaciares, en general se presentan los problemas más delicados, pues la erraticidad hace que resulte muy difícil una determinación precisa de las propiedades básicas de resistencia y compresibilidad, hasta un grado tal que frecuen­temente no se justifica una erogación de importancia que, de antemano, está destinada a rendir datos que de cualquier modo serán de interpre­tación muy difícil. En perfiles de estratificación más uniforme sí com­pensará un programa detallado, capaz de rendir resultados seguros y apropiados. El tipo de muestras que se extraigan en cada caso estará determinado por la naturaleza del suelo y el tipo de obra, que plantea los requerimientos correspondientes.
La ubicación de los sondeos preliminares está, en general, bastante bien definida por el tipo de obra a ejecutar y lo que se espere en lo referente a la erraticidad del lugar. Por ejemplo, en el caso de estudios para cimentaciones de puentes, el propio trazo del cruce y los puntos donde se hayan de situar pilas y estribos, proporcionan indicaciones suges­tivas. En edificios, las indicaciones de un anteproyecto pueden servir como norma de criterio.
Ahora bien, en todos los casos debe tenerse la actitud mental adecuada, que permita, a partir de los datos rendidos por los sondeos, someter a una critica severa al sistema de cimentación adop­tado en los anteproyectos en cuestión, modificándolos o abandonándolos por completo cuando sea menester. En los sondeos definitivos la ubicación ya podrá definirse sobre bases más firmes, por contarse con los datos del suelo dados por los sondeos preliminares, que proporcionan un perfil aproximado adecuado en la mayoría de los casos. Estos perfiles definen también ya las zonas de muestreo.
Sin embargo, el ingeniero de suelos debe considerar el estudio más completo como algo sujeto a continua revisión y, durante la construcción de la obra, debe estar siempre alerta a las condiciones que las excava­ciones y el comportamiento del suelo en general vayan revelando.
Un punto que requiere especial cuidado es la determinación de la profundidad a que debe llevarse la exploración del suelo. Este aspecto fundamental, cuyas repercusiones pueden dejarse sentir en todas las fases del éxito o fracaso de una obra ingenieril, tanto técnicas como económicas, está también principalmente definido por las funciones e importancia de la obra y la naturaleza del subsuelo. En general, los puntos básicos que la Mecánica de Suelos debe cuidar en un caso dado se refieren a la posibilidad y cálculo de asentamientos y a determinaciones de resistencia de los suelos; a veces, otros aspectos podrán ser determinan­tes, como la permeabilidad, en el caso de presas, tanto en el suelo de cimentación como, en su caso, en el corazón de la propia cortina.
Para fines de cimentación, en donde asentamientos y resistencia son los factores determinantes, el área de apoyo de las estructuras, concreta­mente el ancho, según tendrá ocasión de discutirse, es de importancia vital, pues el efecto de las presiones superficiales aplicadas al suelo es netamente dependiente de ese concepto. En estos casos ha sido frecuente la recomendación práctica de explorar una profundidad comprendida entre 1.55 y 3B, siendo B el ancho de la estructura por cimentar. Sin embargo, este criterio no es suficientemente riguroso y es preferible consi­derar las presiones transmitidas al subsuelo por las cargas superficiales como norma, decidiendo que el sondeo debe llevarse a una profundidad tal que los esfuerzos transmitidos desde la superficie ya no produzcan efectos de importancia; en la práctica esto suele lograrse cuando las pre­siones transmitidas llegan a ser del orden de 5-10% de las aplicadas.
En otras ocasiones la profundidad de los sondeos se fijará con cri­terios muy diferentes. Un caso típico se tiene cuando los sondeos revelan la presencia de suelos muy blandos que obliguen a pensar en la conveniencia de cimentaciones piloteadas, apoyadas en estratos resistentes; en tales casos se hará necesario seguir la exploración hasta encontrar tales estratos, si existen a profundidades económicas e inclusive rebasarlos, para verificar que su espesor sea adecuado y, en caso en que bajo ellos, sigan otros estratos blandos, aún será preciso investigar las características de éstos, para poder estimar los asentamientos y capacidad de carga con que se diseñen esos pilotes.
Generalmente es suficiente detener la exploración al llegar a la roca basal, si ésta aparece en la profundidad estudiada; sin embargo, en casos especiales se hará necesario continuar el sondeo dentro de la roca por métodos rotatorios; por ejemplo, en cimentaciones de presas sería necesario verificar que la roca no presente condiciones peligrosas desde el punto de vista de infiltraciones de agua.

lunes, 23 de junio de 2014

Laboratorio METODOS GEOFISICOS PARA SONDEOS DE SUELO (III)

c) Métodos magnéticos y gravimétricos.

El trabajo de campo correspondiente a estos métodos de explora­ción es similar, distinguiéndose en el aparato usado. En el método mag­nético se usa un magnetómetro, que mide la componente vertical del campo magnético terrestre en la zona considerada, en varias estaciones próximas entre sí. En los métodos gravimétricos se mide la aceleración del campo gravitacional en diversos puntos de la zona a explorar. Valores de dicha aceleración ligeramente más altos que el normal de la zona indicarán la presencia de masas duras de roca; lo contrario será índice de la presencia de masas ligeras o cavernas y oquedades.
En general estos métodos casi no han sido usados con fines ingenieriles, dentro del campo de la Mecánica de Suelos, debido a lo errático de su información y a la difícil interpretación de sus resultados.

domingo, 22 de junio de 2014

Laboratorio METODOS GEOFISICOS PARA SONDEOS DE SUELO (II)

b) Método de resistividad eléctrica

Este método se basa en el hecho de que los suelos, dependiendo de su naturaleza, presentan una mayor o menor resistividad eléctrica cuando una corriente es inducida a su través. Su principal aplicación está en el campo de la minería, pero en Mecánica de Suelos se ha aplicado para determinar la presencia de estratos de roca en el subsuelo.
La resistividad eléctrica de una zona de suelo puede medirse colocando cuatro electrodos igualmente espaciados en la superficie y alineados; los dos exteriores, conectados en serie a una batería son los electrodos de co­rriente (medida por un miliamperímetro), en tanto que los interiores se denominan de potencial y están conectados a un potenciómetro que mide la diferencia de potencial de la corriente circulante (Fig. A-12).

Los electrodos de corriente son simples varillas metálicas, con punta afilada, mientras que los de potencial son recipientes porosos llenos de una solución de sulfato de cobre, que al filtrarse al suelo, garantiza un buen contacto eléctrico.
La resistividad se puede calcular a partir de las lecturas del miliamperímetro I, del potenciómetro V y de la separación entre los electrodos, d, con la fórmula:
El método sirve, en primer lugar, para medir las resistividades a dife­rentes profundidades, en un mismo lugar y, en segundo, para medir la resistividad a una misma profundidad, a lo largo de un perfil. Lo primero se logra aumentando la distancia d, entre electrodos, con lo que se logra que la corriente penetre a mayor profundidad.
Lo segundo se logra con­servando d constante y desplazando todo el equipo sobre la línea a explorar.
Las mayores resistividades corresponden a rocas duras, siguiendo rocas suaves, gravas compactas, etc., y teniendo los menores valores los suelos suaves saturados.

sábado, 21 de junio de 2014

Laboratorio METODOS GEOFISICOS PARA SONDEOS DE SUELO (I)

e tratan ahora métodos geofísicos de exploración de suelos, desarro­llados principalmente con el propósito de determinar las variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos sedimentarios. Los métodos se han aplicado sobre todo a cuestiones de Geología y Minería y en mucha menor escala a Mecánica de Suelos, para realizar investigaciones preliminares de lugares para localizar presas de tierra o para determinar, como se indicó, perfiles de roca basal. Los métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para fundar criterios definitivos de proyecto, en lo que a la Mecánica de Suelos se refiere. En el caso de estudios para fines de cimentación no se puede considerar que los métodos geofísicos sean adecuados, pues no rinden una información de detalle comparable con la que puede adquirirse de un buen programa de exploración convencional.
A continuación se describen brevemente los principales métodos que se han desarrollado hasta hoy; de ellos los dos primeros han resultado, con mucho, los más importantes.

a) Método sísmico

Este procedimiento se funda en la diferente velocidad de propagación de las ondas vibratorias de tipo sísmico a través de diferentes medios mate­riales. Las mediciones realizadas sobre diversos medios permiten establecer que esa velocidad de propagación varía entre 150 y 2,500 m/seg en suelos, correspondiendo los valores mayores a mantos de grava muy com­pactos y las menores a arenas sueltas; los suelos arcillosos tienen valores medios, mayores para las arcillas duras y menores para las suaves. En roca sana los valores fluctúan entre 2,000 y 8,000 m/seg. Como término de comparación se menciona el hecho de que en el agua la velocidad de propagación de este tipo de onda es del orden de 1,400 m/seg. Esencial­mente el método consiste en provocar una explosión en un punto deter­minado del área a explorar usando una pequeña carga de explosivo, usualmente nitroamonio. Por la zona a explorar se sitúan registradores de ondas (geófonos), separados entre sí de 15 a 30 m. La función de los geófonos es captar la vibración, que se transmite amplificada a un osci­lógrafo central que marca varias líneas, una para cada geófono. Supo­niendo una masa de suelo homogénea que yazca sobre la roca basal, unas ondas llegan a los geófonos viajando a través del suelo a una velocidad υ1; otras ondas llegan después de cruzar oblicuamente dicho suelo. Hay un ángulo crítico de incidencia respecto a la frontera con la roca basal que hace que las ondas ni se reflejen ni se refracten hacia adentro de la roca, sino que las hace viajar paralelamente a dicha frontera, dentro de la roca, con una velocidad υ2 hasta ser recogidas por los geófonos, después de sufrir nuevas refracciones, para transmitirlas al oscilógrafo. El tiempo de recorrido de una onda refractada está determinado por su ángulo crítico, que depende de la naturaleza del suelo y de la roca. Un esquema del dispositivo aparece en la Fig. A-11



.



Puede construirse una gráfica que relacione la distancia del geófono al punto donde se originó la perturbación, con el tiempo que tardó en registrarse la onda en ese geófono. Como las ondas directas y refractadas comienzan a llegar al geófono en tiempos diferentes bien determinados, pueden calcularse de la gráfica anterior los valores típicos de υ1 y υ2. En los geófonos próximos al punto de la explosión las ondas directas llegan antes; en los alejados llegan primero las refractadas. Hay un punto frontera (el 3 de la Fig. A-ll), en la cual los dos tipos de onda llegan a la vez. Dibujando los instantes en que el geófono recibe la primera excitación en función del alejamiento del geófono, se obtienen dos rectas. Hasta el punto 3 (en el caso de la Fig. A-ll),) el primer impulso es de onda directa, en la que el tiempo de excitación es proporcional a la dis­tancia del geófono: de 3 en adelante, la primera excitación es de onda refractada en la que el tiempo es una cierta función; a + bx, de la distancia, representando “a” el tiempo constante en que se recorren los dos tramos inclinados hasta y desde la roca basal.
Se obtienen así dos rectas que, evidentemente, han de cruzarse en la abscisa del punto 3. Si x1 es la abscisa de tal punto, puede demostrarse en la Fig. A-11 que:
Donde H es el espesor del estrato de suelo homogéneo y υ1 y υ2, pueden determinarse de las pendientes de las 2 rectas de la Fig. A-11.
Los casos prácticos no son tan sencillos como el arriba discutido y fre­cuentemente se hace necesaria una gran experiencia por parte del técnico que ha de interpretar los resultados obtenidos y suele ser necesaria una exploración convencional del suelo para una interpretación más correcta de dichos resultados.

viernes, 20 de junio de 2014

Laboratorio METODOS DE SONDEO DEFINITIVO (II)

c) Métodos rotatórios para roca

Cuando un sondeo alcanza una capa de roca más o menos firme o cuando en el curso de la perforación las herramientas hasta aquí descritas tropiezan con un bloque grande de naturaleza rocosa, no es posible lograr penetración con los métodos estudiados y ha de recurrirse a un procedi­miento diferente.
En realidad, se mencionó que capas de boleo o grava pueden ser atra­vesadas con barretones o herramientas pesadas similares, manejadas a percusión. Pero estos métodos no suelen dar un resultado conveniente en roca más o menos sana y además tienen el inconveniente básico de no proporcionar muestras de los materiales explorados. Cuando un gran bloque o un estrato rocoso aparezcan en la perforación se hace indispen­sable recurrir al empleo de máquinas perforadoras a rotación, con broca de diamantes o del tipo cáliz.
En las primeras, en el extremo de la tubería de perforación va colocado un muestreador especial, llamado de “corazón”, en cuyo extre­mo inferior se acopla una broca de acero duro con incrustaciones de diamante industrial, que facilitan la perforación.
En las segundas, los muestreadores son de acero duro y la penetración se facilita por medio de municiones de acero que se echan a través de la tubería hueca hasta la perforación y que actúan como abrasivo. En roca muy fracturada puede existir el peligro de que las municiones se pierdan. Perforadoras tipo cáliz se han construido con diámetros muy grandes, hasta para hacer perforaciones de 3 m; en estos casos, la má­quina penetra en el suelo con la misma broca.
La colocación de los diamantes en las brocas depende del tipo de roca a atacar. En rocas duras es recomendable usar brocas con dia­mantes tanto en la corona como el interior para reducir el diámetro de la muestra, y en el exterior para agrandar la perforación y permitir el paso del muestreador con facilidad. En rocas medianamente duras suele resultar suficiente emplear brocas con inserciones de carburo de tungsteno en la corona. En rocas suaves, del tipo de lutitas, pizarras, etc., basta usar broca de acero duro en diente de sierra.
En la Fig. A-10 aparece un esquema de una máquina perforadora (que, incidentalmente, puede usarse también para el hincado a presión de muestreadores de tubo de pared delgada), dos muestreadores de corazón comunes y algunos tipos de brocas.
Las velocidades de rotación son variables, de acuerdo con el tipo de roca a atacar. En todos los casos, a causa del calor desarrollado por las grandes fricciones producidas por la operación de muestreo, se hace indispensable inyectar agua fría de modo continuo, por medio de una bomba situada en la superficie. También se hace necesario ejercer presión vertical sobre la broca, a fin de facilitar su penetración. El éxito de una maniobra de perforación rotatoria depende fundamentalmente del balance de esos tres factores principales, velocidad de rotación, presión de agua y presión sobre la broca, respecto al tipo de roca explorado.
Una vez que el muestreador ha penetrado toda su carrera es preciso desprender la muestra de roca (corazón), que ha ido penetrando en su interior, de la roca matriz. Para ello se han desarrollado diversos métodos técnicos. Por ejemplo, suele resultar apropiado el interrumpir la inyección del agua, lo que hace que el espacio entre la roca y la parte inferior de la muestra se llene de fragmentos de roca, produciendo un empaque apro­piado; otras veces un aumento rápido de la velocidad de rotación produce el efecto deseado. Cuando las muestras de roca son muy largas puede introducirse un muestreador especial que reemplace al usado en la perfo­ración; tal muestreador está provisto de aditamentos para cortar y retener la muestra. Desgraciadamente, con cierta frecuencia ninguno de estos métodos rinde el resultado apetecido y la muestra no es extraída.
El equipo de perforación rotatorio trabaja usualmente en cuatro diá­metros y en la tabla A-2 aparecen sus dimensiones usuales y sus nombres típicos.
Probablemente las tuberías Ax y Bx son las más usadas.

Las máquinas perforadoras suelen poder variar su velocidad de rota­ción en intervalos muy amplios (frecuentemente de 40 a 1,000 rpm) y pueden ser de avance mecánico o hidráulico. En las primeras, la máquina gira a velocidad uniforme y las variaciones se logran con un juego de engranaje adicional; en las segundas, muy preferibles, la propia máquina puede variar su velocidad.

jueves, 19 de junio de 2014

LAboratorio METODOS DE SONDEO DEFINITIVO (I)

Se incluyen aquí los métodos de muestreo que tienen por objeto ren­dir muestras inalteradas en suelos, apropiadas para pruebas de compre­sibilidad y resistencia y muestras de roca, que no pueden obtenerse por los métodos mencionados hasta este momento. En ocasiones, cuando estas muestras no se requieran, los procedimientos estudiados en la sec­ción anterior, especialmente los que rinden muestras representativas, pueden llegar a considerarse como definitivos, en el sentido de no ser necesaria exploración posterior para recabar las características del suelo; sin embar­go, cuando la clasificación del suelo permita pensar en la posibilidad de la existencia de problemas referentes a asentamientos o a falta de la adecuada resistencia al esfuerzo cortante en los suelos, se hará necesario recurrir a los métodos que ahora se exponen.

a) Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado


Este método de exploración ha sido ya descrito en la sección anterior por lo que no se considera necesario describirlo nuevamente. Sin em­bargo, es conveniente insistir en el hecho de que cuando es factible, debe considerarse el mejor de todos los métodos de exploración a dis­posición del ingeniero para obtener muestras inalteradas y datos adicio­nales que permitan un mejor proyecto y construcción de una obra.

b) Muestreo con tubos de pared delgada


Desde luego de ningún modo y bajo ninguna circunstancia puede obtenerse una muestra de suelo que pueda ser rigurosamente conside­rada como inalterada. En efecto, siempre será necesario extraer al suelo de un lugar con alguna herramienta que inevitablemente alterará las, condiciones de esfuerzo en su vecindad; además, una vez la muestra dentro del muestreador no se ha encontrado hasta hoy y es dudoso que jamás llegue a encontrarse, un método que proporcione a la mues­tra, sobre todo en sus caras superior e inferior los mismos esfuerzos que tenía “in situ”. Aparte de esto, la remoción de la muestra del muestreador al llegar al laboratorio produce inevitablemente otro cam­bio en los esfuerzos, pues la fase líquida deberá trabajar a tensión y la fase sólida a compresión en la medida necesaria para que se impida la expansión de la muestra, originalmente confinada en el suelo y ahora libre. La alteración producida por esta extracción es un factor impor­tante aún y cuando se recurra al procedimiento de cortar longitudinal­mente al muestreador para evitar el efecto de la fricción lateral, si bien con este procedimiento más costoso se atenúa la alteración. Por lo anterior, cuando en Mecánica de Suelos se habla de muestras "inalteradas" se debe entender en realidad un tipo de muestra obtenida por cierto procedimiento que trata de hacer mínimos los cambios en las condiciones de la muestra “in situ”, sin interpretar la palabra en su sentido literal.
Se debe a M. J. Hvorsiev5 un estudio exhaustivo moderno que con­dujo a procedimientos de muestreo con tubos de pared delgada que, por lo menos en suelos cohesivos, se usan actualmente en forma prác­ticamente única. Muestreadores de tal tipo existen en muchos modelos y es frecuente que cada institución especializada desarrolle el suyo pro­pio. El grado de perturbación que produce el muestreador depende prin­cipalmente, según el propio Hvorsiev puso de manifiesto, del procedimiento usado para su hincado; las experiencias han comprobado que si se desea un grado de alteración mínimo aceptable, ese hincado debe efectuarse ejer­ciendo presión continuada y nunca a golpes ni con algún otro método dinámico. Hincado el tubo a presión, a velocidad constante y para un cierto diámetro de tubo, el grado de alteración parece depender esencial­mente de la llamada “relación de áreas”.
Donde De es el diámetro exterior del tubo y Di el interior. La expresión anterior equivale a la relación entre el área de la corona sólida del tubo y el área exterior del mismo. Dicha relación no debe ser mayor de 10% en muestreadores de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro interior, hoy de escaso uso por requerirse en general muestras de mayor diámetro y, aunque en muestreadores de mayor diámetro pueden admitirse valores algo mayores, no existen motivos prácticos que impidan satisfacer fácilmente el primer valor.

En la Fig. A-9.a aparece uno de los tipos más comunes de muestreador de pared delgada; en la parte b de dicha figura se muestra un tipo más elaborado de muestreador de pistón, que tiene por objeto eliminar o casi eliminar la tarea de limpia del fondo del pozo previa al muestreo, necesaria en los muestreadores abiertos; al hincar el muestreador con el pistón en su posición inferior, puede llevarse al nivel deseado sin que el suelo alterado de niveles más altos en el fondo del pozo entre en él; una vez en el nivel de muestreo, el pistón se eleva hasta la parte superior y el muestreador se hinca libremente (pistón retráctil) o bien fijado el pistón en el nivel de muestreo por un mecanismo accionado desde la superficie, se hinca el mues­treador relativamente al pistón hasta que se llena de suelo (pistón fijo). El la Fig. A-9.c se muestra un esquema de un dispositivo aplicador de presiones de hincado que puede usarse cuando no se disponga de una máquina perforadora que aplique la presión mecánicamente; un procedimiento alternativo al mostrado en la figura, será cargar la varilla de perforación con peso muerto utilizando gatos hidráulicos.
En ocasiones y en suelos muy blandos y con alto contenido de agua, los muestreadores de pared delgada no logran extraer la muestra, saliendo sin ella a la superficie; esto tiende a evitarse hincando el muestreador lentamente y, una vez lleno de suelo, dejándolo en reposo un cierto tiempo antes de proceder a la extracción. Al dejarlo en reposo la adhe­rencia entre el suelo y muestreador crece con el tiempo, pues la arcilla remoldeada de la superficie de la muestra expulsa agua hacia el interior de la misma aumentando, por lo tanto, su resistencia y adherencia con el muestreador.
En arenas, especialmente en las situadas bajo el nivel freático se tiene la misma dificultad, la cual hace necesario recurrir a procedimien­tos especiales y costosos para darle al material una “cohesión” que le permita conservar su estructura y adherirse el muestreador. La inyección de emulsiones asfálticas o el congelamiento de la zona de muestreo son métodos que se han usado algunas veces en el pasado. Afortunadamente el problema no es de vital importancia en la práctica de la Mecánica de Suelos dado que la prueba estándar de penetración, al informar sobre la compacidad de los mantos arenosos, proporciona el dato más útil y gene­ralmente en forma suficientemente aproximada, de las características de los mismos.

miércoles, 11 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRAS DEL CAMPO (PARTE VIII)

e) Método de penetración cónica

Estos métodos consisten en hacer penetrar una punta cónica en el suelo y medir la resistencia que el suelo ofrece. Existen diversos tipos de conos y en la Fig. A-8 aparecen algunos que se han usado en el pasado.


Dependiendo del procedimiento para hincar los conos en el terreno, estos métodos se dividen en estáticos y dinámicos. En los primeros la herramienta se hinca a presión, medida en la superficie con un gato apropiado; en los segundos el hincado se logra a golpes dados con un peso que cae.

En la prueba dinámica puede usarse un penetrómetro del tipo c) de la Fig. A-8, atornillado al extremo de la tubería de perforación, que se golpea en su parte superior de un modo análogo al descrito para la prueba de penetración estándar. Es normal usar para esta labor un peso de 63.5 kg, con 76 cm de altura de caída, o sea la misma energía para la penetración usada en la prueba estándar. También ahora se cuentan los golpes para 30 cm de penetración de la herramienta.

Desgraciadamente para este tipo de prueba no existen las correlacio­nes mencionadas en el caso de la prueba estándar, por lo cual los resulta­dos son de muy dudosa interpretación. Sin embargo, la prueba se ha usado frecuentemente por dos razones básicas: su economía y su rapidez, pues al no haber operaciones de muestreo, no existe la dilación de la prueba estándar para retirar la tubería de perforación y obtener la mues­tra, cada vez que se efectúe la prueba. Si la prueba se hace sin ademe existe gran fricción lateral sobre la tubería de perforación, pero si se pone ademe se pierden las ventajas de economía sobre la prueba estándar, por lo menos parcialmente.

Las observaciones que hasta ahora se han realizado parecen indicar que, en arenas, la prueba dinámica de cono da toscamente un número de golpes del orden del doble del que se obtendría en prueba estándar, a condición, desde luego, de que la energía aplicada al cono sea la corres­pondiente a la prueba estándar.

En arcillas, el uso de la penetración cónica dinámica adquiere carac­teres aún más peligrosos potencialmente, al no existir correlaciones dignas de crédito, si se tiene en cuenta que la resistencia de esos materiales a las cargas estáticas a que estarán sujetos en la obra de que se trate, puede ser perfectamente mal cuantificada a partir de una prueba dinámica, en la que la arcilla puede exhibir unas características totalmente diferentes.

Las pruebas de penetración estática de conos pueden hacerse usando herramientas del tipo de las que aparecen en la Fig. A-8.

En general, el cono se hinca aplicando presión estática a la parte superior de la tubería de perforación con un gato hidráulico, empleando un marco fijo de carga que puede estar sujeto al ademe necesario para proteger la tubería de perforación de la presión lateral. La velocidad de penetración suele ser constante y del orden de 1 cm/seg. A veces se obtiene una gráfica de presión aplicada contra penetración lograda con esa presión; otras veces se anotan contra la profundidad los valores de la presión que haya sido necesaria para lograr una cierta penetración, por ejemplo 50 cm.

Tampoco se obtiene muestra de suelo con este procedimiento y ésta debe verse como una limitación importante. También se tiene el incon­veniente de que no existen correlaciones de resistencia en prueba cónica estática con valores obtenidos por otros métodos de eficacia más confiable; en arcillas, existe el inconveniente adicional de que la resistencia de estos materiales depende mucho de la velocidad de aplicación de las cargas, según se indicó repetidamente, por lo que en la prueba pueden tenerse resultados no representativos de la realidad.

A veces se han usado en arenas penetrómetros cónicos ayudados por presión de agua (Fig. A-8.d), cuya función es suspender las arenas sobre el nivel de la penetración, para evitar el efecto de la sobrecarga actuante sobre ese nivel, que de otra manera, dificultaría la penetración del cono.

A modo de resumen podría decirse que las pruebas de penetración cónica, estática o dinámica, son útiles en zonas cuya estratigrafía sea ya ampliamente conocida a priori y cuando se desee simplemente obtener información de sus características en un lugar específico; pero son pruebas de muy problemática interpretación en lugares no explorados a fondo previamente. La prueba de penetración estándar debe estimarse preferible en todos los casos en que su realización sea posible.


f) Perforaciones con boleos y gravas

Con frecuencia es necesario atravesar durante las perforaciones estra­tos de boleos o gravas que presentan grandes dificultades para ser perfo­rados con las herramientas hasta aquí descritas. En estos casos se hace necesario el empleo de herramental más pesado, del tipo de barretones con taladros de acero duro, que se suspenden y dejan caer sobre el estrato en cuestión, manejándolos con cables. En ocasiones se ha recurrido, inclu­sive, al uso localizado de explosivos para romper la resistencia de un obstáculo que aparezca en el sondeo.

martes, 10 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRAS DEL CAMPO (PARTE VII)


Las relaciones de la Fig. A-6 no toman en cuenta la influencia de la presión vertical sobre el número de golpes que es importante, según han demostrado investigaciones más recientes.2 y 3 En la Fig. A-7 se presentan resultados experimentales que demuestran que a un número de golpes en la prueba de penetración estándar corresponden diferentes compacidades relativas, según sea la presión vertical actuante sobre la arena, la cual, a su vez, es función de la profundidad a que se haga la prueba.
Para pruebas en arcillas, Terzaghi y Peck4 dan la correlación que se presenta en la tabla a-1.



Puede observarse en la tabla que, prácticamente, el valor de qu, en kg/cm2 se obtiene dividiendo entre 8 el número de golpes.

Sin embargo cabe mencionar que las correlaciones de la tabla a-1 sólo deben usarse como norma tosca de criterio, pues los resultados prác­ticos han demostrado que pueden existir serias dispersiones y, por lo tanto, las resistencias "obtenidas por este procedimiento no deben servir de base para proyecto.

lunes, 9 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRAS DEL CAMPO (PARTE VI)

La utilidad e importancia mayores de la prueba de penetración están­dar radican en las correlaciones realizadas en el campo y en el labora­torio en diversos suelos, sobre todo arenas, que permiten relacionar apro­ximadamente la compacidad, el ángulo de fricción interna, Φ, en arenas y el valor de la resistencia a la compresión simple, qu, en arcillas, con el número de golpes necesarios en ese suelo para que el penetrómetro están­dar logre entrar los 30 cm especificados. Para obtener estas relaciones basta realizar la prueba estándar en estratos accesibles o de los que se puedan obtener muestras inalteradas confiables y a los que se les pueda determinar los valores de los conceptos señalados por los métodos usuales de laboratorio; haciendo suficiente número de comparaciones pueden obtenerse correlaciones estadísticas dignas de confianza. En la práctica esto se ha logrado en los suelos friccionantes, para los que existen tablas y gráficas dignas de crédito y aplicables al trabajo práctico; en el caso de suelos arcillosos plásticos las correlaciones de la prueba estándar con qu son mucho menos dignas de crédito.
Figura A-6. Correlación entre el número de golpes para 30 cm de penetración estándar y el ángulo de fricción interna de las arenas


En la Fig. A-6 aparece una correlación1 que ha sido muy usada para arenas y suelos predominantemente friccionantes.

En la gráfica se observa que al aumentar el número de golpes se tiene mayor compacidad relativa en la arena y, consecuentemente, mayor ángulo de fricción interna. También se ve que en arenas limpias media­nas o gruesas para el mismo número de golpes, se tiene un Φ mayor que en arenas limpias finas o que en arenas limosas.

domingo, 8 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRAS DEL CAMPO (PARTE V)

d) Método de penetración estándar

Este procedimiento es, entre todos los exploratorios preliminares quizá el que rinde mejores resultados en la práctica y proporciona más útil información en torno al subsuelo y no sólo en lo referente a descripción; probablemente es también el más ampliamente usado para esos fines en México.
En suelos puramente friccionantes la prueba permite conocer la com­pacidad de los mantos que, como repetidamente se indicó, es la caracte­rística fundamental respecto a su comportamiento mecánico. En suelos plásticos la prueba permite adquirir una idea, si bien tosca, de la resistencia a la compresión simple. Además el método lleva implícito un muestreo, que proporciona muestras alteradas representativas del suelo en estudio.
El equipo necesario para aplicar el procedimiento consta de un muestreador especial (muestreador o penetrómetro estándar) de dimensiones establecidas, que aparece esquemáticamente en la Fig. A-5.
Es normal que el penetrómetro sea de media caña, para facilitar la extracción de la muestra que haya penetrado en su interior. El pe­netrómetro se enrosca al extremo de la tubería de perforación y la prueba consiste en hacerlo penetrar a golpes dados por un martinete de 63.5 kg (140 libras) que cae desde 76 cm (30 pulgadas), contando el número de golpes necesario para lograr una penetración de 30 cm (1 pie). El martinete, hueco y guiado por la misma tubería de perfo­ración, es elevado por un cable que pasa por la polea del trípode y dejado caer desde la altura requerida contra un ensanchamiento de la misma tubería de perforación hecho al efecto. En cada avance de 60 cm debe retirarse el penetrómetro, removiendo al suelo de su interior, el cual constituye la muestra.
El fondo del pozo debe ser previamente limpiado de manera cui­dadosa, usando posteadora o cuchara del tipo de las mostradas en la Fig. A-2. Una vez limpio el pozo, el muestreador se hace descender hasta tocar el fondo y, seguidamente, a golpes, se hace que el penetrómetro entre 15 cm dentro del suelo. Desde este momento deben contarse los golpes necesarios para lograr la penetración de los siguientes 30 cm. A continuación hágase penetrar el muestreador en toda su longitud. Al retirar el penetrómetro, el suelo que haya entrado en su interior consti­tuye la muestra que puede obtenerse con este procedimiento.

sábado, 7 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRA DEL CAMPO (IV)

c) Método de lavado

Este método constituye un procedimiento económico y rápido para conocer aproximadamente la estratigrafía del subsuelo (aun cuando la experiencia ha comprobado que pueden llegar a tenerse errores hasta de 1 m al marcar la frontera entre los diferentes estratos). El método se usa también en ocasiones como auxiliar de avance rápido en otros métodos de exploración. Las muestras obtenidas en lavado son tan alte­radas que prácticamente no deben ser consideradas como suficientemente representativas para realizar ninguna prueba de laboratorio.
El equipo necesario para realizar la perforación incluye un trípode con polea y martinete suspendido, de 80 a 150 kg de peso, cuya función es hincar en el suelo a golpes el ademe necesario para la operación. Este ademe debe ser de mayor diámetro que la tubería que vaya a usarse para la inyección del agua. En el extremo inferior de la tubería de inyección debe ir un trépano de acero, perforado, para permitir el paso del agua a presión. El agua se impulsa dentro de la tubería por medio de una bomba.
La operación consiste en inyectar agua en la perforación, una vez hincado el ademe, la cual forma una suspensión con el suelo en el fondo del pozo y sale al exterior a través del espacio comprendido entre el ademe y la tubería de inyección; una vez fuera es recogida en un reci­piente en el cual se puede analizar el sedimento. El procedimiento debe ir complementado en todos los casos por un muestreo con una cuchara sacamuestras apropiada, colocada al extremo de la tubería en lugar del trépano; mientras las características del suelo no cambien será su­ficiente obtener una muestra cada 1.50 m aproximadamente, pero al notar un cambio en el agua eyectada debe precederse de inmediato a un nuevo muestreo. Al detener las operaciones para un muestreo debe permitirse que el agua alcance en el pozo un nivel de equilibrio, que corresponde al nivel freático (que debe registrarse). Cualquier al­teración de dicho nivel que sea observada en los diferentes muestreos debe reportarse especialmente.
En la Fig. A-3 aparece un esquema del equipo de perforación y algunos modelos de trépanos perforados.


n la Fig. A-4 se muestran algunos de los más usados modelos de muestreadores que se colocan en el extremo inferior de la tubería de inyección a fin de obtener muestras representativas.
Los tipos a), b) y c) se introducen a golpes en el suelo y de ellos quizá el más común es el de media caña, así llamado por poder dividirse longitudinalmente para facilitar la extracción de la muestra. El muestreador de trampa de muelles tiene en su parte inferior unas hojas metá­licas que dejan entrar la muestra en la cámara inferior, pero que dificultan su salida. El cucharón raspador (c), es de utilidad para el muestreo de arenas bajo el nivel freático y funciona, naturalmente, por rotación.


viernes, 6 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRA DEL CAMPO (III)

b) Perforaciones con porteadora, barrenos helicoidales o métodos similares
En estos sondeos exploratorios la muestra de suelo obtenida es completamente alterada, pero suele ser representativa del suelo en lo referido a contenido de agua, por lo menos en suelo muy plástico. La muestra se extrae con herramientas del tipo mostrado en la figura A-1
Los barrenos helicoidales pueden ser de muy diferentes tipos no solo dependiendo del suelo por atacar, sino también de acuerdo con la preferencia particular de cada perforista. El principio de operación resulta evidente al ver la figura, Un factor importante es el paso de la hélice que debe ser muy cerrado para suelos arenosos y mucho más abierto para el muestreo en suelos plásticos.







También se utilizan las posteadoras a las que se hace penetrar en el terreno ejerciendo un giro sobre el maneral adaptado al extremo superior de la tubería de perforación.
Las herramientas se conectan al extremo de una tubería perforada, formada por secciones de igual longitud, que se van añadiendo según aumenta la profundidad del sondeo.
En arenas colocadas bajo el nivel de aguas freáticas estas herramientas no suelen poder extraer muestras y en estos casos es preferible recurrir al uso de cucharas especiales, de las que también hay una gran variedad de tipos.
Las muestras con cuchara son generalmente más alteradas todavía que las obtenidas con barrenos helicoidales y posteadoras; la razón es el efecto del agua que entra en la cuchara junto con el suelo, formando en el interior una seudosuspensión parcial del mismo. Es claro que en todos estos casos las muestras son cuando mucho apropiadas solamente para pruebas de clasificación y, en general, para aquellas pruebas que no requieran muestra inalterada. El contenido de agua de las muestras de barreno suele ser mayor del real, por lo que el método no excluye la obtención de muestras más apropiadas, por lo menos cada vez que se alcanza un nuevo estrato.
Frecuentemente se hace necesario ademar el pozo de sondeo, lo cual se realiza con tubería de hierro, hincada a golpes, de diámetro suficiente para permitir el paso de las herramientas muestreadoras. En la parte inferior una zapata afilada facilita la penetración. A veces, la tubería tiene secciones de diámetros decrecientes, de modo que las sec­ciones de menor diámetro vayan entrando en las de mayor. Los dife­rentes segmentos se retiran al fin del trabajo usando gatos apropiados.
Para el manejo de los segmentos de tubería de perforación y de ademe, en su caso, se usa un trípode provisto de una polea, a una altu­ra que permita las manipulaciones necesarias. Los segmentos manejados se sujetan a través de la polea con "cable de Manila" o cable metálico inclusive: los operadores pueden intervenir manualmente en las opera­ciones, guiando y sujetando los segmentos de tubería de perforación por medio de llaves de diseño especial propias para esas maniobras y para hacer expedita la operación del atornillado de los segmentos.
Un inconveniente serio de la perforación con barrenos se tiene cuan­do la secuencia estratigráfica del suelo es tal que a un estrato firme sigue uno blando. En estos casos es muy frecuente que se pierda la frontera entre ambos o aun la misma presencia del blando.
El error anterior tiende a atenuarse accionando el barreno helicoidal tan adelantado respecto al ademe como lo permita el suelo explorado.

jueves, 5 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRA DEL CAMPO (II)

Sondeos exploratorios


a) Pozos a cielo abierto

Cuando este método sea practicable debe considerársele como el más satisfactorio para conocer las condiciones del subsuelo, ya que consiste en excavar un pozo de dimensiones suficientes para que un técnico pueda directamente bajar y examinar los diferentes estratos de suelo en su estado natural, así como darse cuenta de las condiciones precisas refe­rentes al agua contenida en el suelo. Desgraciadamente este tipo de excavación no puede llevarse a grandes profundidades a causa, sobre todo, de la dificultad de controlar el flujo de agua bajo el nivel freático; naturalmente que el tipo de suelo de los diferentes estratos atravesados también influye grandemente en los alcances del método en sí. La exca­vación se encarece mucho cuando sean necesarios ademes y haya excesivos traspaleos a causa de la profundidad.
Deben cuidarse especialmente los criterios para distinguir la natu­raleza del suelo “in situ” y la misma, modificada por la excavación realizada. En efecto, una arcilla dura puede, con el tiempo, aparecer con suave y esponjosa a causa del flujo de agua hacia la trinchera de excavación; análogamente, una arena compacta puede presentarse como semifluida y suelta por el mismo motivo. Se recomienda que siempre que se haga un pozo a cielo abierto se lleve un registro completo de las condiciones del subsuelo durante la excavación, hecho por un técnico conocedor.
En estos pozos se pueden tomar muestras alteradas e inalteradas de los diferentes estratos que se hayan encontrado. Las muestras alteradas son simplemente porciones de suelo que se protegerán contra pérdidas de humedad introduciéndolas en frascos o bolsas emparafinadas. Las muestras inalteradas deberán tomarse con precauciones, generalmente labrando la muestra en una oquedad que se practique al efecto en la pared del pozo. La muestra debe protegerse contra pérdidas de humedad envolviéndola en una o más capas de manta debidamente impermeabilizada con brea y parafina.

miércoles, 4 de junio de 2014

TOMA DE MUESTRA DEL CAMPO (I)

1) FUNDAMENTO TEÓRICO.-


Investigación del suelo. – 

Por lo general, no se asigna a esta primera operación la importancia que merece. El estudio del sitio donde se proyecta construir, un puente, un pavimento, una edificación, etc. y particularmente la operación de obtener muestras, se deja muchas veces en manos de personal poco experimentado.

Tanto el estudio del sitio donde se proyecta levantar una estructura, como la obtención de muestras, son de gran importancia y deberán hacerse bajo la dirección y constante supervisión de un ingeniero especialista o de un geólogo. El estudio del suelo no debe limitarse al lugar donde estará situada la estructura, sino que debe comprender toda la zona circunvecina. El estudio del sitio debe comprender los principales accidentes naturales del terreno, como ser: quebradas, riachuelos, zonas

Anegadas, vegetación existente, etc. estos datos son muy valiosos para poder proyectar sistemas de drenaje, prevenir y evitar deslizamientos que pudieran presentarse posteriormente, etc. Así mismo, el conocimiento de las características de la región: si es o no una zona lluviosa, etc.
Hoy en día el estudio del sitio se ha simplificado grandemente pues se cuenta con una información valiosa y detallada proveniente de los levantamientos topográficos que se realizan, de los estudios geológicos y los levantamientos aerofogramétricos. Todos estos datos proporcionan valiosa ayuda al ingeniero o geólogo que esta a cargo del estudio de una zona determinada.

Perfil del subsuelo. – 

Una vez conocidos los perfiles topográficos de la zona y establecida que haya sido la subrasante es conveniente conocer el "perfil del subsuelo", es decir, conocer las clases de material que forman el subsuelo a diferentes profundidades. Un perfil del suelo nos proporciona información valiosa acerca de las clases de material o materiales existentes, situación de las mapas de agua, etc.

Por regla general, deben obtenerse muestras del material tanto en sitios que quedan sobre la subrasante como debajo de ella. Las muestras que se obtengan en los sitios que quedan encima de la subrasante, nos permitirá conocer las clases de material que se usaran en terraplenes y rellenos en general.

En cambio las muestras que obtengamos en aquellos sitios que quedan por debajo de las subrasante, nos permitirá conocer las condiciones de estabilidad que presenta el terreno de fundación.

Tipos de sondeos. –

 Los tipos principales de sondeos que se usan en Mecánica de Suelos para fines de muestreo y conocimiento del subsuelo, en general, son los siguientes:

Métodos de exploración de carácter preliminar
a) Pozos a cielo abierto, con muestreo alterado o inalterado.
b) Perforaciones con posteadora, barrenos helicoidales o métodos si­milares.
c) Métodos de lavado.
d) Método de penetración estándar
e) Método de penetración cónica.
f) Perforaciones en boleos y gravas (con barretones, etc.)

Métodos de sondeo definitivo
a) Pozos a cielo abierto con muestreo inalterado.
b) Métodos con tubo de pared delgada.
c) Métodos rotatórios para roca.

Métodos geofísicos
a) Sísmico.
b) De resistencia eléctrica.
c) Magnético y gravimétrico.
A continuación se describen brevemente los diferentes métodos men­cionados.

martes, 3 de junio de 2014

Laboratorio PREPARACIÓN DE MUESTRAS

T 87- 70 AASHTO

D 421 – 85 ASTM



1) OBJETIVO


Realizar la división en porciones de suelo para los diferentes ensayos, tomando en cuenta el mantenimiento de la representatividad que debe tener el suelo.

2) MATERIALES.-

Palas de mano.
1 pliego de Nylon extenso.
Tubo o palo de madera.
Estufas de resistencia.
Ventiladores de aire caliente.
Posillos grandes de secado al aire.

3) PROCEDIMIENTO.-


CUARTEO PARA MESTRAS QUE PESAN MAS DE 50 Kg.
De las bolsas de 50 Kg. Vaciamos el suelo en el pliego de papel nylon, con la ayuda de la pala formando un cono. Posteriormentese aplastamos con el cucharon de la pala extendiendo el material y formando una capa exterior uniforme.
Luego insertamos el tubo o palo por debajo de la lona dividiendo la muestra en 2 partes.
Luego insertamos el tubo en sentido perpendicular por debajo del pliego de nylon, dividiendo la muestra en 4 partes.
Después sacando con cuidado descartamos 2 cuartos de la muestra de suelo, los no adyacentes.
Realizando esta operación varias veces podemos llegar a tener un suelo de 20 Kg. Donde esta la dividimos en dos partes para la cual nos sirve:
Primera parte = 2.5 kg. Para el limite liquido.
Segunda parte = 2.5 Kg. Para limite plastico.
Tercera parte = 15 Kg. Para el peso especifico y análisis granulometrico.


CUARTEO PARA MESTRAS QUE PESAN DE 50 Kg. A 10

De las bolsas de 30 Kg. Vaciamos el suelo en el pliego de papel nylon, con la ayuda de un badilejo formando un cono. Posteriormentese aplastamos con el badilejo extendiendo el material y formando una capa exterior uniforme.
Luego dividimos muestra en 4 partes.
Después sacando con cuidado descartamos 2 cuartos de la muestra de suelo, los no adyacentes.
Realizando esta operación varias veces podemos llegar a tener un suelo de 20 Kg. Donde esta la dividimos en dos partes para la cual nos sirve:
Para el peso especifico y análisis granulometrico.

Preparación de suelo para el contenido de humedad.-
Para el contenido de humedad se debe se debe preparar la muestra en el campo de la siguiente manera:
Se saca 10 gramos de suelo con un badilejo (para suelos granulares 20 gramos), se preparan cajitas metálicas con tapas herméticas. Secando después de colocar el suelo, envolviendo con cinta aislante, bañando o pintando con parafina, o envolver con tela o papel parafinado.

Secado de las muestras:
Todas las muestras que se usen para ensayos deben ser secadas al aire o con estufa, para su secado al aire se debe extender el suelo en bandejas limpias y a la sombra.
Para el secado mediante estufas este debe estar a temperatura de 105 ºc sin la exposición directa del suelo con la llama o resistencia de las estufas.

lunes, 2 de junio de 2014

Laboratorio ENSAYOS DE SUELOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS (II)

2. CONSTRUCCIONES Y CIMENTACIONES.-


El programa exploratorio para la cimentación de una construcción depende de dos factores:
1. El peso de la construcción y otras fuerzas que actúan sobre ella.
2. El servicio de la construcción o fin para el que se va a construir.
Si la estructura el ligera no es necesario mucho estudio, pero para estructuras pesadas es imprescindible explorar la profundidad mediante la toma de muestras con pozos y perforaciones, además conocer la geología local y regional

3. IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS EN EL CAMPO.-

Para un control adecuado de los suelos se necesita su perfecta identificación. La falta de tiempos o de medios hace que frecuentemente sea imposible el realizar detenidos ensayos para poderlos clasificar. Así pues la habilidad de identificarlos en el campo por simple inspección visual y su examen al tacto son:
Principales tipos de suelos para su identificación, todos los suelos pueden agrupar se en 5 tipos básicos:

La grava.- Esta formada por grandes granos minerales con diámetros mayores de ¼ de pulgada. Las piezas grandes se llaman piedras, cuando son mayores a 10 pulgadas se llaman morrillos.

La arena.- Se componen de partículas minerales que varían aproximadamente desde ¼ de pulgada a 0.002 pulgadas en diámetros.

El limo.- Consiste en partículas minerales naturales, mas pequeñas de 0.02 pulgadas de diámetro, las cuales carecen de plasticidad y tienen poca o ninguna resistencia en seco.

La arcilla.- Contienen partículas de tamaño coloidal que producen su plasticidad. La plasticidad y resistencia en seco están afectadas por la forma y la composición mineral de las partículas.

La materia orgánica.- Consiste en vegetales parcialmente descompuesto como sucede en la turba o en materia vegetal finalmente dividida, como sucede en los limos orgánicos y en las arcillas orgánicas

INSPECCION VISUAL.-


Forma del grano.- Se observan y clasifican las partículas de arena y grava en cuanto a su grado de angulosidad y redondos.

Tamaños y graduación de los granos.- Los tamaños en arenas y gravas se reconocen rápidamente por inspección visual. Los granos más pequeños que el limite menor de la arena no pueden verse a simple vista deben ser identificados por medio de otros ensayos.

Ensayo de sacudimiento. – Este ensayo es útil para la identificación de suelos de grano fino. Se prepara una pequeña porción de suelo húmedo y se agita horizontalmente sobre la palma de la mano. Se observa si el agua sale a la superficie de la muestra dándole una apariencia blanda, luego se aprieta la muestra entre los dedos haciendo que la humedad desaparezca de la superficie. Al mismo tiempo la muestra se endurece y finalmente se desmenuza bajo la presiente presión de los dedos, se vuelve a agitar las piezas rotas hasta que fluyan otra ves juntas, hay que distinguir entre reacción lenta, rápida y media al ensayo de sacudimiento.

Una reacción rápida indica falta de plasticidad, tal es el caso de limo inorgánico, polvo de roca o arena muy fina.

Una reacción lenta indica un limo o arcilla-limo ligeramente plástico.
Si no hay reacción es índice de una arcilla o material turboso.

Ensayo de rotura. - Este ensayo puede usarse para determinar la resistencia en seco de un suelo. Se deja secar una porción húmeda de la muestra y se ensaya su resistencia en seco desmenuzándola entre los dedos, se debe aprender a distinguir entre ligera, media y alta resistencia en seco.

Una resistencia en seco ligera, indica un limo inorgánico, polvo de roca o una arena limosa.

Una resistencia en seco media, denota una arcilla inorgánica de plasticidad entre baja y media. Se requiere una considerable presión de los dedos para pulverizar.

Una resistencia en seco alta, indica una arcilla inorgánica altamente plástica. La muestra seca puede ser rota pero no pulverizada bajo la presión de los dedos.

domingo, 1 de junio de 2014

ENSAYOS DE SUELOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS (I)

1. Introducción.

Hoy en día es cada vez más concluyente el hecho de que ningún ingeniero que sienta la responsabilidad técnica y moral de su profesión deja de efectuar un estudio de las condiciones del subsuelo cuando diseñan estructuras de cierta importancia. Ya que ello conlleva dos características que se conjugan: seguridad y economía. No olvidemos: “Quien solo conoce la teoría de la Mecánica de Suelos y carece de práctica, puede ser un peligro público”, Dr. Karl V. Terzaghi.

Es por eso que en los proyectos de construcción se desprende la necesidad de contar, tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecución de la obra, con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo que se está tratando. El conjunto de estos datos debe llevar al proyectista a adquirir una concepción razonablemente exacta de las propiedades físicas del suelo que hayan de ser consideradas en sus análisis. En realidad es en el laboratorio de Mecánica de Suelos en donde el proyectista ha de obtener los datos definitivos para su trabajo; Primero al realizar las pruebas de Clasificación ubicará en forma correcta la ubicación del problema que se le presenta y de esta ubicación podrá decidir como segunda fase de un trabajo, las pruebas más adecuadas que requiere su problema en particular, para definir las características de deformación y resistencia a los esfuerzos en el suelo con que haya de laborar.

Pero para llegar en el laboratorio a unos resultados razonablemente dignos de crédito es preciso cubrir en forma adecuada una etapa previa e imprescindible: la obtención de muestras de suelo apropiadas para la realización de las correspondientes pruebas.

Resultan así estrechamente ligados las dos importantes actividades, el muestreo de los suelos y la realización de las pruebas necesarias de laboratorio. El muestreo debe estar regido ya anticipadamente por los requerimientos impuestos a las muestras obtenidas por el programa de pruebas de laboratorio y, a su vez, el programa de pruebas debe estar definido en términos de la naturaleza de los problemas que se suponga puedan resultar del suelo presente en cada obra, el cual no puede conocerse sin efectuar previamente el correspondiente muestreo.
En este punto se recurre a programas preliminares de exploración y muestreo. Por procedimientos simples y económicos, debe procurar adquirirse una información preliminar suficiente respecto al suelo, in­formación que, con ayuda de pruebas de clasificación, tales como granulometría y límites de plasticidad, permita formarse una idea clara de los problemas que sean de esperar en cada caso particular. El conocimiento apriorístico de tales problemas permite, a su vez, programar en forma completa las pruebas necesarias para la obtención del cuadro completo de datos de proyecto, investigando todas aquellas propiedades físicas del suelo de las que se pueda sospechar que lleguen a plantear en la obra una condición crítica. La realización de esta nueva serie de pruebas defi­nitivas suele presentar nuevas exigencias respecto a las muestras de suelo de que haya de disponerse y ello obligará, en general, a efectuar nuevas operaciones de sondeo y muestreo, a fin de obtener las muestras definitivas.

Así pues, en general, se tendrán dos tipos de sondeos: preliminares y definitivos, cada uno con sus métodos propios de muestreo.

En realidad, la programación de un muestreo correcto es un problema mucho más complejo que lo que dan a entender los párrafos anteriores y muchos aspectos dependen fundamentalmente de la experiencia par­ticular del ingeniero y difícilmente se encasillan en normas fijas.

Uno de los aspectos más importantes de los de esta última categoría es una correcta evaluación de la importancia de la obra por ejecutar, en relación con el costo de su correspondiente programa de exploración y muestreo.
Una obra de importancia grande ameritará un programa de una envergadura totalmente inadecuada para una obra menor. Y no sólo la importancia de la obra juega papel como norma de criterio del proyectista, sino también el tipo de obra, en relación, por ejemplo, con las consecuen­cias de su falla respecto a pérdidas en bienes o vidas; puede haber obras de poco costo cuyos requerimientos de seguridad y, por lo tanto, de pre­visión en el proyecto, sean mucho mayores que en otras obras de mayor inversión presupuestal. Un aspecto importante será siempre que la mag­nitud, tanto en tiempo como en costo, del programa de exploración y muestreo esté acorde con el tipo de obra por ejecutar.

Otro aspecto de importancia fundamental en los problemas aquí tratados es el buscar la colaboración de ciencias que, como la Geología, pueden dar en ocasiones información de carácter general muy impor­tante. Puede decirse que, sobre todo en obras de importancia, un reco­nocimiento serio y eficaz, desde un punto de vista geológico, resulta imprescindible. Este reconocimiento será, naturalmente, previo a cual­quier otra actividad realizada por el especialista de Mecánica de Suelos.

Del tipo de sedimentos, existencia de fallas, plegamientos, etcétera, configuración geológica, tipos y carácter de rocas y demás datos de la zona, resultan, por lo general, informaciones vitales para el ingeniero civil, que norman su criterio de antemano en forma útil.