Carga Estatica Para Hallar La Capacidad Portante Del Suelo

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

INTRODUCCIÓN La determinación de las propiedades del suelo a partir de ensayos realizados en el laboratorio presenta algunos inconvenientes. Según se indica en el trabajo este Método consiste en tomar muestras del terreno y ensayarlas posteriormente, manteniendo en lo posible, las condiciones iniciales.

Entre las limitaciones que presenta pueden destacarse la alteración de las propiedades del suelo durante la toma de muestras. Las arcillas pueden sufrir una disminución en su resistencia debido al inevitable remodeló. es frecuente, en estos suelos residuales con trozos de roca semidescompuesta, que la muestra tomada no sea representativa de una gran masa de terreno. Abundan los fragmentos rocosos que forman parte del suelo debido a la inevitable pequeñez de las muestras. Al mismo tiempo se añade la dificultad de la toma en estas zonas.

Se traduce también en un problema el intento de reproducir en el laboratorio los cambios de tensiones que pueden ocurrir in situ . Teniendo en cuenta el margen de error presente a la hora de caracterizar el suelo mediante los ensayos de laboratorio es conveniente recurrir, siempre que sea posible, a los ensayos in situ .

Los Autores.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL El objetivo específico es poder analizar, comparar y comprender este método, ya que es un método muy práctico y específico.

OBJETIVO ESPECIFICO Poder tener capacidad de análisis e interpretación de los resultados que nos brinda este ensayo: Ensayo de carga estática para hallar la capacidad portante del suelo

CAPITULO I MARCO TEORICO – TEORICO – CARGA  CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD C APACIDAD PORTANTE DEL SUELO 1.1. MÉTODO DE ENSAYO ENSAYO ESTÁNDAR - CARGA ESTÁTICA PARA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO 1.1.1. MARCO TEORICO El ensayo de carga directa es un ensayo in-situ que permite la estimación de la capacidad portante

del

suelo

mediante métodos empíricos. Este Este ensayo es sólo una parte

de

los procedimientos necesarios en la investigación del

suelo para el diseño de la cimentación.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Este método proporciona información del suelo sólo hasta una profundidad igual a dos veces el diámetro de la placa a partir del nivel de ensayo, y toma en cuenta sólo parte del efecto del tiempo.

1.1.2. EQUIPOS A UTILIZAR Para llevar a cabo el ensayo de carga se debe contar con los siguientes equipos y aparatos:

Carga de reacción: Una plataforma o cajón cargado, de tamaño y peso suficientes para suministrar la carga total requerida en el terreno. Para este fin se puede utilizar un camión cargado, con un peso total mayor o igual a 20 TM.

Gata hidráulica: De suficiente capacidad para proveer y mantener la carga máxima estimada para las condiciones específicas del suelo, pero no menor de 50 ton. En cualquier caso. Para registrar la fuerza aplicada por la gata hidráulica se debe contar con un medidor de presión (manómetro), un anillo de carga o una celda de carga electrónica. Estos dispositivos deberían ser capaces de registrar la carga con un error que no exceda de ± 2% del incremento de carga.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Placa de carga: Se debe disponer de tres placas de acero circulares, con espesores no menores a 1 pulgada y con diámetros variando de 12 a 30 pulgadas (305 a 762 mm), incluyendo el mínimo y el máximo diámetro especificado, o placas de acero cuadradas de áreas equivalentes.

Dispositivos de registro de asentamientos: Se requiere de 3 extensómetros, capaces de medir el asentamiento de la placa de carga con una precisión de por lo menos 0.01 pulgadas (0.25 mm).

Aparatos diversos: Incluye una columna de acero (tubo) para transmitir la carga de la plataforma a la placa, y otras herramientas y equipos requeridos para la preparación del ensayo y el montaje del equipo (nivel, plomada, etc). El montaje del equipo puede variar ampliamente dependiendo de las condiciones

de trabajo, requerimientos del ensayo y equipo

disponible. Un montaje típico para realizar el ensayo de carga se muestra en la Figura Nº1.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Columna de Compresión

Plataforma de Carga Viga de Reaccion

Viga de Reacción

Tacos de Madera

Vi a de Refer.

Columna de Compresión

Placa

Pilotes de anclaje placa Varillas de Anclaje

Figura No.1

INGENIERIA CIVIL | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

1.1.3. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO Selección del área de ensayo: Una  selección representativa de la ubicación del ensayo se realiza en base a los resultados de los sondajes de exploración y de los requerimientos de la estructura. Se debe realizar el ensayo de carga a la profundidad de cimentación propuesta y en las mismas condiciones a las que ésta estará sujeta, a menos que se especifiquen condiciones especiales.

Pozos de prueba: Se requieren por lo menos tres pozos, los cuales deben estar espaciados por lo menos 5 veces el diámetro mayor de las placas usadas. Se debe nivelar y limpiar cuidadosamente el área donde se colocará la placa de carga, de modo que el área de contacto sea en suelo no disturbado.

Previo a la realización del ensayo, proteger el pozo y áreas vecinas contra los cambios de humedad del suelo, a menos que se espere un humedecimiento de éste en un tiempo futuro, como en el caso de estructuras hidráulicas. En este caso, pre humedecer el suelo en el pozo hasta una profundidad no menor que el doble del diámetro o el largo de la placa.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Plataforma de carga: Soportar la plataforma de carga o cajón en puntos tan distantes del área de ensayo como sea posible, preferiblemente a distancias no menores que 8 pies (2.4 m). La carga total requerida deberá estar disponible en el sitio antes de iniciar el ensayo.

Carga muerta: Pesar y registrar como peso muerto todo el equipo usado, tal como la placa de acero, columna de transmisión de carga y gata hidráulica, etc., que es colocada en el área previa a la aplicación de los incrementos de carga.

Viga de referencia: Soportar independientemente la viga de referencia, que sostendrá los extensómetros u otros dispositivos de registro de asentamientos, tan lejos como sea posible, pero no menor que 8 pies (2.4 m) desde el centro del área de carga.

Incrementos de carga:  Aplicar la carga al suelo en incrementos iguales y acumulativos, no mayores que 1.0 Ton/ft² (95 KPa), o no más que un décimo de la capacidad portante estimada para el área a ser ensayada. Asegurarse de medir cada carga, y aplicar ésta de manera que el suelo sea cargado en forma estática, sin impactos, fluctuaciones o excentricidades. INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Intervalo de tiempo de carga: Después de la aplicación de cada incremento de carga, mantener la carga constante por un intervalo de tiempo seleccionado no menor que 15 minutos. Intervalos de tiempo mayores deben ser determinados manteniendo la carga constante hasta que el asentamiento cese o hasta que la razón de asentamiento sea uniforme. Mantener el mismo intervalo de tiempo seleccionado para cada incremento de carga en todo el ensayo.

Registro del asentamiento: Mantener un registro continuo de todos los asentamientos Realizar mediciones del asentamiento tan pronto como sean posibles antes y después de la aplicación de cada incremento de carga, y en intervalos de tiempos iguales cuando ésta es mantenida constante. Realizar por lo menos 6 mediciones del asentamiento entre las aplicaciones de carga.

Término del ensayo: Continuar cada ensayo hasta que la carga pico sea alcanzada o hasta que la relación de incremento de carga a incremento de asentamiento resulte un mínimo. Si existe suficiente carga disponible, continuar el ensayo hasta que el asentamiento total alcance por lo menos el 10% del diámetro de la placa, a menos que una falla bien definida sea observada. INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Después de terminar las observaciones para el último incremento de carga, liberar la carga aplicada en aproximadamente tres decrementos iguales. Continuar registrando la recuperación del suelo hasta que la deformación cese, o por un período no menor que el intervalo de tiempo seleccionado para la carga.

NOTA: El siguiente procedimiento alternativo es también permitido.

Aplicar

correspondientes

la a

carga

al

incrementos

suelo de

en

incrementos

asentamientos

de

aproximadamente 0.5% del diámetro de la placa. Después de la aplicación de cada incremento de asentamiento, medir la carga en intervalos de tiempo fijados; por ejemplo 30s, 1, 2, 4, 8 y 15 min. después de la aplicación de carga, hasta que la variación de ésta cese o hasta que la razón de variación de la carga, en el gráfico de carga Vs. logaritmo de tiempo, sea lineal. Continúe

cargando

en

incrementos

de

asentamientos

seleccionados. El término del ensayo y la descarga se realiza de manera similar a la indicada anteriormente.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

1.1.4 .EVALUACION DE LOS RESULTADOS Capacidad admisible del terreno: Existen varios criterios para evaluar la capacidad admisible del terreno en base a los resultados del ensayo de carga in-situ. El Comité Francés de Mecánica de Suelos indica que el valor de q ad es el menor valor entre q03, 2/3 y 1/2 q20, donde los subíndices representan los valores de descarga en milímetros. El valor de q ad se toma como la carga correspondiente en la curva esfuerzo-  deformación, que es producto de la intersección de una recta paralela a la curva de descarga que pasa por los valores de deformación en milímetros indicados y la curva referida. También existe el criterio de Terzaghi y Peck que indica que la carga admisible de un ensayo

de

carga

es

la

mitad

del

esfuerzo, que ocasiona un asentamiento de 1 centímetro en el ensayo de carga o la mitad del esfuerzo en la falla.

Cálculo de asentamientos: El asentamiento registrado en una placa de 300 mm, de diámetro puede ser relacionada con los asentamientos esperados de la cimentación. Existen varios métodos empíricos para este fin, una relación sugerida por Terzaghi y Peck (1967) es:

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Donde: S2 = asentamiento de la cimentación de ancho B 2 en cm.

S1 = asentamiento de la placa de 300 mm (B 1) bajo la carga esperada a ser  aplicada por la cimentación.

Otra relación ha sido dada por Bond (1961)

S2 = S1 (B2/B1) n+1

donde la notación usada es la misma que para la expresión de Terzaghi y Peck. El coeficiente adimensional "n" depende del suelo y puede ser determinado por la realización de dos o más ensayos de placa con diferentes diámetros y resolviendo la ecuación para "n". El rango de valores de "n" dado por Bond (1961) es:

0.20 a 0.40 para arenas sueltas a compactas. 0.40 a 0.50 para arenas densas.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

NOTA: las relaciones anteriores sólo se consideran aplicables para la estimación del asentamiento en suelos no cohesivos, donde

la

dependencia

del

tiempo

de

las relaciones de

asentamiento son despreciables.

Cálculo de la rigidez (K v) y módulo de corte (G):

El ensayo de carga directa puede ser utilizado para la estimación de la rigidez vertical del suelo (K v), mediante la aplicación de cargas cíclicas, tal como se indica en la Fig. Nº2. Este parámetro es muy importante en el diseño de cimentación máquinas; además a partir de este valor se puede obtener el módulo de corte G, mediante la siguiente expresión:

donde : G = módulo de corte Kv = rigidez vertical た

= módulo de Poisson

ßz = coeficiente de forma B = ancho de la cimentación L = largo de la cimentación INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Para una placa cuadrada se tiene:

Para extrapolar las rigideces obtenidas usando las placas de áreas pequeñas a las áreas reales del prototipo se pueden utilizar las recomendaciones de Terzaghi para cargas estáticas; es decir. suelo cohesivo : Kprototipo = K1 C 2 suelo no cohesivo : Kprototipo = K1 ( c + 1 ) donde C

=

Tamaño menor de la cimentación Tamaño menor de la placa

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CARGA

1 X

CARGA DINAMICA

Figura No. 2: Determinación de k mediante pruebas de p laca

INGENIERIA CIVIL | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

1.2. EL COEFICIENTE DE BALASTO El módulo de balasto es una magnitud asociada a la rigidez del terreno. Su interés práctico se encuentra sobre todo en ingeniería civil ya que permite conocer el asentamiento de una edificación pesada en el terreno, así como la distribución de esfuerzos en ciertos elementos de cimentación. Se mide aplicando una carga vertical sobre una superficie y midiendo el hundimiento o desplazamiento a partir de la carga aplicada.

1.2.1 MÉTODO DEL BALASTO, DE WINKLER Uno de los métodos de cálculo más utilizado para modelizar la interacción entre estructuras de cimentación y terreno es el que supone el suelo equivalente a un número infinito de resortes elásticos -muelles o bielas biarticuladas- cuya rigidez, denominada módulo o coeficiente de balasto (K s), se corresponde con el cociente entre la presión de contacto (q) y el desplazamiento -en su caso asiento(δ):

Ks=q/δ

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

El nombre balasto le viene, de que fue precisamente en el análisis de las rieles del ferrocarril donde se utilizó por primera vez esta teoría. El balasto es la capa de grava que se tiende sobre la explanación de los ferrocarriles para asentar y sujetar los rieles. A este modelo de interacción se le conoce generalmente como modelo

de WINKLER debido al nombre de su creador, y tiene múltiples aplicaciones, no sólo en el campo de las cimentaciones, sino en cualquiera problema que pudiese adaptarse a este modelo, véase el ejemplo tomado de J. Hahn, en el que mediante la teoría del balasto se calcula la carga P que es capaz de soportar una espiga de acero anclada en una masa de hormigón:

El valor del módulo de balasto no es función exclusiva del terreno   sino que depende también de las características geométricas de la cimentación e incluso de la estructura que ésta sostiene, lo cual hace compleja la extrapolación de los resultados de los ensayos, pensemos por ejemplo en el de placa de carga, a las cimentaciones reales. - La precisión del modelo dependerá de la rigidez relativa del conjunto estructura-cimentación respecto a la del suelo. Supone que cada punto INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

del suelo se comporta independientemente de las cargas existentes en sus alrededores, lo cual no ocurre en la realidad (ver figura inferior, a la izquierda comportamiento según el método de Winkler, a la derecha una aproximación más cercana a la realidad -en terrenos reales el suelo en los bordes también se deforma-).

Por ello, algunos autores recomiendan hacer un estudio de su sensibilidad. El ACI (1993), por ejemplo, sugiere variar el valor de k desde la mitad hasta cinco o diez veces del calculado y basar el diseño estructural en el peor de los resultados obtenidos de ésta manera. Métodos como el  Acoplado  ( Coupled method ), que usa muelles que conectan los nudos adyacentes, permiten que los movimientos de cada nudo sea dependientes del resto y obtienen resultados más cercanos a la realidad, pero suponen un aumento considerable en el tiempo de cálculo, además de requerir una implementación específica en los programas de cálculo generales (que, sin embargo, se adaptan fácilmente al método de Winkler). Mejora esta última cuestión el denominado Método Pseudoacoplado  ( Pseudo-Coupled Method ) que divide el elemento de cimentación en distintas zonas a las que varía su módulo de balasto. El balasto se hace mayor en las zonas extremas, por ejemplo, el doble del valor en el contorno que en la zona central. También el ancho de las zonas se INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

hace disminuir al acercarse a los extremos, todo ello con el objeto de aumentar las tensiones en los bordes de las cimentaciones ya que se comprobó que el modelo de Winkler obtiene tensiones más bajas que las constatadas con otros métodos en dichos puntos.

1.2.2. OBTENCIÓN DEL COEFICIENTE DE BALASTO  A) El módulo de balasto vertical para una zapata o una losa se puede definir:  A partir del ensayo de Placa de Carga realizado sobre el terreno, siendo habitual que dicha placa sea cuadrada de 30x30 cm (1 pie x 1 pie), o bien circular de diámetros 30, 60 y 76,2 cm. Así el coeficiente que aparece referenciado en el estudio geotécnico viene generalmente representado por una  k  -letra adoptada en la bibliografía para el módulo- y el correspondiente subíndice que identifica a la placa con que se realizó el ensayo - k30, k60, etc.- En la siguiente figura se puede observar un ejemplo de ensayo de placa de carga y el resultado de módulo de balasto, k30 en este caso al tratarse de una placa de 30 cm, que se obtiene:

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

El tamaño de la placa influye en la profundidad afectada y de la que se podrán extraer conclusiones. A menor tamaño de placa menor bulbo de presiones y con ello menor profundidad de los estratos estudiados. En el caso de losas la profundidad de influencia de la placa es mucho menor que la de la losa real (bulbo de presiones en función del ancho de la cimentación), con lo que se puede inducir a errores debidos a bajadas de rigidez de estratos inferiores pero activos. En el caso de rocas las pruebas realizadas con una placa grande estarán más afectadas por la figuración que las hechas con placa pequeña.  A partir del ensayo de Placa de Carga y mediante formulación que contempla las dimensiones de la zapata (el caso de losas es más complejo y se debe estudiar la rigidez de la estructura-cimentación) se puede obtener el módulo de balasto siguiendo el procedimiento siguiente debido a Terzaghi: Se define a continuación un:  Método simplificado para el cálculo del módulo de

balasto de una losa de cimentación rectangular a partir del ensayo de placa de carga de 30x30cm.Dada una losa rectangular y un coeficiente de balasto obtenido mediante ensayo de placa de carga de 30x30cm definimos: -b: ancho equivalente de la zapata (m). Es un parámetro que depende de la rigidez de la estructura, y de la rigidez de la cimentación. En el caso de losas un valor aproximado para b puede ser la luz media entre pilares. Una referencia para profundizar en el valor del ancho equivalente es la [4], en ella se pueden consultar los apartados de losas semiflexibles, con grandes luces entre pilares y con pequeñas luces entre pilares (es precisamente para este caso cuando es INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

adecuado tomar como ancho equivalente la luz media entre pilares). El tomar b como ancho de la losa conduce a módulos de balasto excesivamente bajos.

-l: -ks, -ks,

lado 30:

mayor

o

longitud

de

la

losa

(m)

coeficiente de balasto obtenido en placa de 30x30cm (kN/m 3).

cuadrada:

coeficiente

de

balasto

de

la

zapata

cuadrada

(kN/m 3).

-ks, rectangular : coeficiente de balasto de la zapata rectangular (kN/m 3). Para el cálculo del coeficiente o módulo de balasto de la zapata rectangular será necesario primero calcular el de la cuadrada. El módulo de balasto de la zapata rectangular (l y b en m) en función del de la losa cuadrada se define por (Terzaghi 1955):

    [ ] Donde: b: ancho de cimentación L: largo de cimentación ks, cuadrada : se determina en función del tipo de suelo y del ensayo de placa de carga de 30x30:



Suelos cohesivos (arcillas):

     (  )

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO



CIMENTACIONES

Suelos granulares o arenosos:

         Aclaración 1:

En el caso de tener una mezcla de suelos, una solución puede ser el hacer una interpolación a partir de los valores anteriores (k s, cuadrada cohesivo  y ks, cuadrada arenoso) y la proporción existente de dichos suelos. No deja de ser una aproximación algo burda, ya que es difícil conocer con exactitud dicha proporción así como que el reparto sea homogéneo. Ej.- Para un suelo con una composición en una proporción estimada del 70% de arcillas y del 30% de arenas tendríamos: k s, cuadrado= 0,70 k s, cuadrado cohesivo + 0,30 k s, cuadrado arenoso  Aclaración2:

En el caso de trabajar en cm, basta con cambiar el coeficiente 0,30 por 30 para que sean válidas las fórmulas.

Damos aquí los valores estimados del módulo de balasto para Placa de Carga de 30x30 (k 30) tomados de la referencia, recordamos que lo correcto sería obtener estos datos a partir del terreno en cuestión:

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

VALORES DE K30 PROPUESTOS POR TERZAGHI Suelo

k30 (kp/cm3)

Arena seca o húmeda: -Suelta

0,64-1,92 (1,3)*

-Media

1,92-9,60 (4,0)

-Compacta

9,60-32 (16,0)

Arena sumergida: -Suelta

(0,8)

-Media

(2,50)

-Compacta

(10,0)

Arcilla: qu=1-2 kp/cm

2

1,6-3,2 (2,5)

qu=2-4 kp/cm

2

3,2-6,4 (5,0)

qu>4 kp/cm

2

>6,4 (10)

*Entre paréntesis los valores medios propuestos

VALORES DE K30 PROPUESTOS POR DIVERSOS AUTORES Suelo

k30 (kp/cm3)

 Arena fina de playa

1,0-1,5

 Arena floja, seca o húmeda

1,0-3,0

 Arena media, seca o húmeda

3,0-9,0

 Arena compacta, seca o húmeda Gravilla arenosa floja Gravilla arenosa compacta

9,0-20,0 4,0-8,0 9,0-25,0

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

Grava arenosa floja

7,0-12,0

Grava arenosa compacta

12,0-30,0

Margas arcillosas

20,0-40,0

Rocas blandas o algo alteradas

30,0-500

CIMENTACIONES

800-30.000

Rocas sanas

NOTA: 1 kp corresponde aproximadamente a 9,81N

1.2.3. CUESTIONES A CONSIDERAR • Se parte de la hipótesis ideal de suelos homogéneos. • No se tiene en cuenta la interacción entre cimientos próximos. • Depende de la superficie de la cimentación: relación entre tensiones y asientos. • El coeficiente de balasto es inversamente proporcional al asiento. • Se determina en

situ, mediante ensayo de placa de carga de diferentes

diámetros D (generalmente 30x30cm),

1.2.4. PRECAUCIONES Las vigas y losas de cimentación forman parte de la globalidad de la estructura, ya que están incluidas en la matriz global de la misma. Esto quiere decir que las modificaciones que realicemos sobre ellas, afectarán directamente a los esfuerzos del resto de los elementos que conforman la estructura, especialmente a los pilares. Si el módulo de balasto facilitado por el laboratorio se aleja de los INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

parámetros siguientes, se aconseja consultar las causas con el técnico responsable.

2.1.

ENSAYO DE PLACA CON CARGA ESTATICA NO REPETIDA, PARA EMPLEAR EN LA EVALUACION Y DISEÑO DE PAVIMENTOS

2.1.1. MARCO TEORICO Este método se refiere a la ejecución del ensayo de placa con carga estática no repetida, sobre suelos de subrasante y componentes de pavimentos, bien sea en condición compacta o en estado natural y está destinado a proporcionar datos para emplear en la evaluación y diseño de los pavimentos, de los tipos rígido y flexible, para carreteras y aeropistas.

2.1.2 DEFINICIONES Deformación .- Es la magnitud del movimiento vertical hacia abajo de una superficie, debido a la aplicación de una carga sobre la misma.

Deformación residual .- Es la diferencia entre las alturas original y final de una superficie, como consecuencia de la aplicación y remoción de una o más cargas desde la superficie de la misma.

Deformación de rebote .- Es la cantidad del rebote vertical de una superficie, sucedido cuando se remueve una carga de la misma. INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

2.1.3. EQUIPO A UTILIZAR El dispositivo requerido para el ensayo en el terreno se muestra parcialmente en la Figura No.1 Dispositivo de carga. Un camión o remolque o una combinación de ambos, un tracto-remolque, un marco de anclaje u otra estructura cargada con peso suficiente para proporcionar la reacción deseada sobre la superfici e de ensayo. Los puntos de apoyo (ruedas en el caso de un camión o remolque) deberán estar al menos a 2.4 m (8') de la circunferencia de la placa de apoyo de mayor diámetr o que se está empleando. La carga muerta deberá ser al menos de 11350k (25.000 lb).

Conjunto de gato hidráulico con un accesorio esférico de soporte, que pueda apli car y disminu ir la carga po r medio de increm entos. El gato deberá tener sufi ciente capa cidad para aplicar l a máxima carga requerida, y deberá estar provisto de un manómetro calibrado exactamente, o de un anillo de carga, que indique la magnitud de la carga aplicada.

Placa de soporte. Un conjunto de placas de apoyos circulares de acero de no menos de 25.4 mm (1") de espesor cada una, maquinadas en tal forma que puedan disponerse a manera de pirámide

para

asegurar rigidez y que tengan diámetros de 152 a 762 mm (6" a 30"). INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Los diámetros de las placas adyacentes en la disposición piramidal no deberán diferir en más de 152 mm (6"). Pueden emplearse placas de aleación de aluminio No.24 ST de 38 mm (1½") de espesor en lugar de placas de acero.

Se recomienda un mínimo de cuatro placas de tamaños diferentes para fines de diseñar o evaluar pavimentos. Unicamente con propósitos de evaluación , puede emplea rse una plac a sencilla con ta l de que su área sea igual al área de la llanta de contacto que corresponda a la que debe considerarse como la combinación de condiciones más crítica de la carga de la rueda y de la presión de contacto. Para fines de proporcionar datos basados en el índice de soporte (por ejemplo la determinación del índice de soporte relativo a través de un período de un año), puede emplearse una placa sencilla de cualquier tamaño escogido.

Diales Indicadores. Tres o más, graduados en unidades de 0.02 mm (0.001") y que puedan registrar una deflexión acumulada de al menos 25.4 mm (1") u otros dispositivos equivalentes para medir deformaciones.

Viga de deformación. Sobre la cual deberán montarse los manómetros indicadores. La viga deberá ser un tubo de acero normal de 63.5 mm INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

(2½") de diámetro o un ángulo de acero de 76 x 76 x 6 mm (3" x 3" x ¼"),

o

equivalente.

Esta

deberá

descansar

sobre

soportes

localizados por lo menos a 1.2 m (4') de la circunferen cia de la placa de soporte o de la rued a o pata d e apoyo má s próxima. Todo el sistema para medir la deflexión deberá estar adecuadamente protegido de rayos directos del sol y de la lluvia, etc.

Herramientas misceláneas. Deberá incluirse un nivel de burbuja, para la preparación de la superficie que se va a ensayar y para la operación del equipo, así omo termómetro, balanzas, horno y otras herramientas menores.

 Aparat o Consolidómetro . Equipo necesario para recortar una muest ra inalterada de suelo dentro de un anillo del consolidómetro de ensayo.

2.1.3. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO 2.1.3.1. Donde los ensayos deban hacerse en condición inconfinada, se excavará un área del suel o que se vaya a ensayar, hasta la altura

propuesta

de

la superfici e de la subrasante . El área

excavada deberá tener una dimensión, por lo menos igual a dos veces el diámetro de las placas, para eliminar efectos de confinamiento o sobrecarga. Si la subrasante estará compuesta de material de relleno, se construirá un relleno de ensayo, al menos de 762 mm (30") de altura, con el material propuesto compactado, y la humedad y INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

peso unitario que será requerido durante la construcción. Límpiese el área que se va a ensayar de materiales suelto s y nivélese. Debe tenerse

extremo

cuidado

de

no

alterar

el suelo en el área del

ensayo, especialmente en suelos granulares. Para ensayos confinados, el diámetro del área circular excavada deberá ser apenas suficiente para acomodar la placa de apoyo seleccionada.

Céntrese cuidadosamente una placa de soporte del diámetro escogido bajo el dispositivo del gato.

Colóquense en forma concéntric a las

placas restantes de diámetros más pequeños sobre la placa de soporte, la cual debe estar a nivel sobre un delgado lecho de una mezcla de arena y yeso, o de yeso únicamente, o de arena fina, empleando la mínima cantidad de materiales requeridos para que el soporte sea uniforme. Para evitar la pérdida de humedad de la subrasante durante el ensa yo de carga, cúbra se la supe rficie de la subrasante expuesta, hasta una di stancia de 1. 8 m (6') a partir de la circunferencia de la placa de soporte, con un papel encerado o a prueba de agua.

2.1.3.2. Si se necesita hacer una armazón, fórmese ésta entre la placa superior y el gato. Si se va a emplear un anillo de acero para medir la carga, deberá colocarse sobre la parte superior del gato y de la junta esférica. Por razones de seguridad, no deberán INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

emplearse suplementos entre la junta esférica y el dispositivo de reacción.

El dispositivo de reacción para la carga debe ser suficientemente largo,

de manera que los soportes del mismo se hallen por lo

menos a 2.4 m (8') de la placa de soporte.

Deben

usarse

dos

o

tres

diales

micrométricos

para

medir

la

deform ación del suelo bajo la carga. Colóquense dichos diales de tal manera que sus vástagos descansen sobre la parte inferior de la placa de 762 mm (30"), a no más de 6 mm (¼") del borde exterior, en posiciones opuestas si se colocaron dos diales o con una separación de 120° si se colocaron tres.

Fíjense los micrómetros a un marco cuyos soportes se encuentran al menos a 1.2 m (4') del borde de la placa de 762 mm (30") de diámetro.

2.1.3.3. Empléese uno de los siguientes procedimientos iniciales.

-

Procedimiento de asentamiento No.1. Asiéntens e el sistema de

carga y la placa de soporte (ø 30", área=707 pulg²), aplicando una carga de 321 kg (707 lb), o 6.89 kPa (1 lb/pulg² ), cuando el INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

espesor de diseño del pavimento sea menor de 381 mm (15"), o una carga de 642 kg (1414 lb), o 13.7 kPa (2 lb/pulg²), cuando dich o espesor sea de 381 mm (15") o más. Manténgase la carga de asentamiento hasta que prácticamente haya tenido lugar la deformación total. Tómese entonces una lectura sobre los diales micromét ricos, la cual será usada como la lectura a "0". La carga de asentamiento se considerará también como la carga a

"0".

Puede emplears e una carga cíclica como carga de

asentamiento para asegurar un buen asentamiento del aparato y de la placa de soporte

-

Procedimiento de asentamiento No.2. Después de que el equipo

haya sido apropiadamente dispuesto, con la carga muerta completa (actuando gatos, placas, etc), asiéntese la placa de apoyo y el conjunto,

mediante

la aplicació n rápida y el alivio, de una carga

suficiente para producir una deflexión indicada por los diales, no menor de 0.25 mm (0.01") ni mayor de 0.51 mm (0.02"). Cuando las agujas del dial se detengan, después de la

eliminación

de

esta

carga, vuélvase a asentar la placa aplicando la mitad de la carga registrada que produzca la deflexión de 0.25 a 0.51 mm (0.01" a 0.02"). Cuando las agujas del dial hayan llegado nuevamente al reposo, colóquese exactamente cada dial en su marca de cero.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

2.1.3.4. Sin quitar la carga de asentamiento, deberá proseguirse entonces con el procedimiento de carga No.1 o No.2.

-

Procedimiento de aplicació n de carga No.1 : Aplíquense

cargas con increment os uniformes a una rata moderadamente rápida. La magnitud de cada suficientemente

pequeña

suficiente de puntos

incremento

de

carga,

deberá

ser

para permitir el regist ro de un número

(no menos de seis), para obtene r una curva

exacta de carga-deflexión. Anótense las lecturas de carga y deflexión para cada incremento, continúese este procedimiento hasta que se haya alcanzado la deflexión total escogida, o hasta que la capacidad de carga de l dispositi vo haya sido al canzada; cua lquiera de éstas la que ocurra primero.

Manténgase la carga en este punto hasta cuando no ocurra un aumento de la deflexió n mayor de 0.0 2 mm (0.001 ") por minuto , durant e tres minuto s consecutivos. Anótese la deflexión total, después de lo cual disminuya la carga, hasta aquella a la cual los medidores del dial fueron colocados en "0", y manténgase la carga de asentamiento en cero, hasta cuando la rata de recuperación no exceda de 0.02 mm

(0.001"),

durante tres minutos consecutivos. Regístrese la

deflexión para la carga de asentamiento de cero.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO Deberá

promediarse

cada

serie

de

lecturas

CIMENTACIONES

individuales,

y

se

registrará este valor como la lectura de asentamiento promedio.

-

Procedimien to de aplicació n de carga No.2: Aplíquense dos

incrementos de carga de 1605 kg (3535 lb), ó 34.47 kPa (5 pulg²) cada uno, con los incrementos mantenidos hasta que la deformación promedio sea menor de 0.02 mm (0.001") por minuto, durante 10 minutos consecutivos. Léanse los diales micrométrico s al

final

de

cada incremento de carga.

Luego de la conclusió n del incremento de carga de 3210 kg (7070 lb), o 68.95 kPa (10 lb/pulg²), determínese la deflexión promedio, considerando el movimiento total entre el "cero" y el incremento de 68.95 kPa (10 lb/pulg²), para cada dial.

2.1.3.5. Calcúlese un valor de k 'u (módulo de reacción de la subrasante sin corregir) empleando la siguiente fórmula: k' u =10 lb/pulg² Deflexión promedio Si el valor de k' u es menor de 200, se considera concluido el ensayo y debe quitarse la carga. Si el valo r de k' u fuere de 200 o mayor, aplíquense in crementos de carga de 1605 kg (3535 lb), 34.47 kPa (5 lb/pulg²) hast a que se alcanc e una carga total de 9630 kg (21210 lb), 206.84 kPa (30 lb/pulg²), dejando cada incremento hasta que la INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

deformación promedio sea menor de 0.02 mm (0.001") por minuto durante diez minutos consecutivos. Léanse los diales micrométricos a la conclusión de cada incremento de carga.

2.1.3.6. Obténgase una muestra inalterada del material de la fundación para ensayarl a en el laboratorio, con el fin de determinar la corrección por saturación, que debe aplicarse al valor obtenido en el

ensayo

del

terreno.

La

muest ra inalterada

debe

ser

suficientemente grande para obtener dos especímenes para el consolidómetro, a un lado el uno del otro (o sea a la misma altura).

la muestra en un recipiente adecuado para ser sellado, con el fin de preservar la humedad, hasta cuando puedan efectuarse los ensayos de correcció n en el laboratorio . Cuando el ensayo de placa directa se haya efectuado directamente sobre material cohesivo de la subrasante, obténgase el espécimen inalterado de la fundación a la misma altura a la cual se realiza el ensayo; pero más bien a lo largo del perímetro de las placas y no bajo éstas. Cuando el ensayo se realice sobre una capa de material de base granular, soportada por un material cohesivo, y cuando la capa de base sea menor de 1905 mm (75") de espesor, tómese la muestra inalterada del material cohesivo, en el fondo de la capa de base.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

2.1.3.7. Con un termómetro suspendido cerca de la placa de soporte, léase

y regístrese la temperatura del aire a intervalos de

treinta minutos.

2.1.4. INFORME DE LOS ENSAYOS  Además

del

deflexión

listado

continuo

de

todos

los

datos

de

carga,

y temperatura, como se prescribe en el numeral 3, deberá

elaborarse también un registro de todas las condiciones asociadas, y de

las

observaciones

pertinentes

al

ensayo,

incluyendo

las

siguientes: -

Fecha

-

Tiempo de iniciació n y conclusión del ensayo

-

Lista del personal

-

Condiciones atmosféricas

-

Cualquier irregula ridad en el procedimie nto de rutina.

-

Cualquier condición anormal observada en el sitio de ensayo.

-

Cualquier observació n no usual efectuada durante el ensayo.

2.1.5. CALCULO S Y GRAFICOS QUE RELACIONAN LA CARGA Y LA DEFORMACION 2.1.5.1. Cuando el valor de k' u calculado como se indica en el numeral 4.5 sea menor de 200, no es necesa rio prepa rar las INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

curvas de carga-deformación. Sin embargo, cuando el valor de k' u

sea

de

200

o

mayor,

será

necesario dibujar dich a curva y corregirl a debido al asentamiento deficiente de la placa, a las relaciones no lineales de cargadeformación, o a la falla de corte. Se dibuja entonces la carga unitaria (kPa, lb/pulg²) sobre la plac a contra la deflexión promedio para cada incremento de carga. La deflexión promedio se calcula con las lecturas de los diales entre el "cero" y el final de cada incremento de carga. Cuando se promedia n las lecturas, deb erán exam inarse cuidadosame nte los datos para asegurarse de que se está calculando un promedio razonable. Si la relación de carga-deformación no da una relación en línea recta que pase por el origen, deberá corregirse la curva como se muestra en la Figura No.2.

Generalmente, la curva de carga-deformación se aproximará a una línea recta ent re las cargas unitarias de 68.95 y 206.84 kPa (10 y 30 lb/pulg² ). La corrección consistir á

en

dibujar

una

línea

recta,

paralela a la porción recta de la curva dibujada, que pase por el origen. Para efectuar esta corrección, se requiere un adecuado criterio ingenieril.

Si la curva no presenta una porción aproximadamente recta en toda su

longitud,

la

corrección

por

línea

recta,

se

basará

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

en

la

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

inclinación promedio de la curva que pase al menos por tres puntos, escogidos en la zona de menor curvatura.

2.1.5.2. Un módulo de reacción del suelo sin corregir, k' u , se calcula a partir de los datos del ensayo en el terreno empleando la fórmula:

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

k' u =10 lb/pulg² Deflexión promedio Cuando no se necesite una curva de carga-deformación, como se explica en el numeral 6.1, la deflexión media será el promedio de la deflexión total registrada en cada uno de los micrómetros entre el "cero" y la conclusión del incremento de carga. Si se necesita una curva de carga-deformación, la deflexión promedio se obtiene de la curva corregida con una carga de 68.95 kPa (10 lb/pulg²) . El valor de k' u calculado con la fórmula anterior deberá corregirse entonces por la deflexión de las placas de soporte y por la saturación del suelo como se delinea en los parágrafos siguientes:

2.1.5.3.

Hay cierta cantidad de deflexión en las placas de

soporte, aún cuando se use una seri e de placas, l a cual se traduce en una deformac ión mayor en el centro que en los bordes donde se efectuarán las medidas. Puesto que el módulo de reacción del suelo es realmente una medida del desplazamiento del volumen bajo la carga, la deflexión menor medida en el borde se traduce en un valor de k' u mayor que el existente realmente. La magnitud de la deflexión de la placa está relacionada únicamente con la resistenc ia del suelo que se está ensayando.

Por ello, para

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

cualquier valor de k' u la correcció n que deberá hacerse es siempre la misma. Esta corrección se ha determinado mediante ensayos y se muestra por medio de la curva de la Figura No.3.

La corrección de k' u se hace entrando al gráfico de la Fig. No.3 con

el

valor

calculado

de

k' u

sobre

las

ordenadas

y

proyectándolo horizontalmente hasta la intersección de la curva dibujada. El valor corregido para el módulo de reacción del suelo

(k u )

se

determina,

entonces,

proyectándolo

verticalm ente hasta la abscisa del gráfico y leyendo el valor correspondiente.

2.1.5.4. Generalmente, el diseño del pavimento se basa en el módulo de reacción del suelo cuando éste se halla saturado. Si no es factible saturarlo en el terreno antes del ensayo, y raras veces se encontrará saturado el suelo en su estado natural, el valor del ensayo de campo deberá corregirse para que refleje el valor que se obtendrá cuando llegue a saturarse.

La corrección por saturación no es normalmente requerida cuando se evalúan pavimento s de más de suelos

no

cohesivo s

son

insen sibles

a

3

años.

Los

la saturació n y

cuando se efectúa el ensayo de campo sobre este tipo de INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

suelo, no es necesaria

dicha

corrección . El método

aplicabl e para hacerla es por medio del

CIMENTACIONES

ensayo de consolidación,

de

el cual

una

más

adaptación

deberá efectuarse

sobre muestras inalteradas del suelo del sitio donde se verifica el ensayo. Cuan do se realice u n ensayo de cam po sobre la superfici e de un material de base sin cohesió n, bajo el cua l se halla un suel o cohesivo, la corrección deberá

determina rse

mediante

en sayos

por satu ración

sobr e

el material

cohesivo subyacente.

El factor de corrección por saturación es la relación entre la deformación por consolidación del espécimen a su humedad natural y la deformación de un espécimen saturado bajo carga de 68.95 kPa (10 lb/pulg²). Se colocan dos especímenes de material inalterado dentro de un consolidómetro. Uno de los especímenes se ensaya con la humedad del sitio, y el otro se saturará después de aplicada la carga de asentamiento. Cada espécimen se someterá entonces a la misma carga de asentamiento 6.89 a 13.79 kPa (1 o 2 lb/pulg²) que se empleó para el ensayo de campo. (Véanse los numerales 4.3.1 o 4.3.2). La carga de asentamiento se mantiene sobre el espécimen con

la

humedad

del

sitio

hasta

que

ocurra

toda

la

deformación, momento en el cual se hace una lectura a cero INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

en el dial de deformación vertical.

Sin quitar la carga de asentamiento, se aplica un carga adiciona l de 68.95 kPa (10 mantiene

hasta

que

ocurra

lb/pulg² ) la

al

espécimen

y

se

deformació n completa. Se

efectúa entonces una lectura final sobre el dial de deformación vertical.

 Al otro espécimen se deja saturar en el consolidómetro bajo la carga de asentamiento (6.89 o 13.79 kPa) (1 0 2 lb/pulg²). Después de que el espécimen se haya saturado, se obtiene una lectura de "cero" en el dial; luego, sin quitar la carga de asentamiento, se aplica una carga adicional de 68.95 kPa (10 lb/pulg²). Se mantiene esta carga sobre el espécimen hasta que se haya presentado toda la deformación vertical, después de lo cual se obtiene una lectura parcial en el dial.

En ciertos tipos de suelos, el espécimen puede hincharse bajo la carga de asentamient o

cuando

llegue

a

saturarse .

La

expansión del material se traducirá en extrusión del mismo por encima del tope del anillo del consolidómetro, de tal manera que cuando se aplique la carga de 68.95 kPa (10 lb/pulg²) el material se comprim e sobre el anillo en lugar de consolidarse, l o INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

cual se traduce en resultados erróneos.

Para evitar esto, cuando se trate de un suelo de tipo expansivo, o de uno que se sospeche que lo sea, no deberá llenarse completamente con suelo el anillo del consolidómetro. Puede lograrse ésto recortando la parte superior del espécimen en una cantidad suficiente, generalmente 1.6 mm (1/16"), para permitir la expansión.

Cuando se recorta el espécimen de saturación para permitir la expansión, aquel que vaya a ensayarse con la humedad en el sitio, deberá recortars e en una cantidad igual, de manera que la altura de los especímenes sea la misma que al comienzo del ensayo.

La corrección por saturación deberá aplicarse en proporción a la deformación de los dos especímenes bajo una carga unitaria de 68.95 kPa (10 lb/pulg² ) de la siguie nte f orma:

donde: INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

k = ku =

CIMENTACIONES

Módulo corregido de reacción del suelo kPa (lb/pulg² ). Módulo

de

reacción

del

suelo

sin

corregir

por

saturación kPa (lb/pulg²). d =

Deform ación en mm (pulg) de un espécimen de

consolidóm etro con la humedad

del sitio

bajo

una carga

unitaria de 68.95 kPa (10 lb/pulg²). ds =

Deformación

en

mm

(pu lg)

de

un

espécimen

de

consolidómetro saturado bajo una carga unitaria de 68.95 kPa (10lb/pulg²). b=

Espesor de la capa de material de base en mm (pulg).

1.4. ENSAYO DE PLACA PARA PILOTES: Las pruebas de carga estáticas permiten conocer el comportamiento real de los pilotes en el terreno, sometidos a cargas generalmente superiores a las de servicio. Se realizan en la fase de proyecto de la cimentación, o en la fase de construcción, como comprobación del diseño realizado. Dadas las elevadas cargas a aplicar, usualmente del orden de cientos o miles de toneladas, son ensayos costosos, por lo que la participación de consultores especializados y con medios adecuados es fundamental para el éxito técnico y económico de las pruebas.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Las cargas de prueba se aplican con gatos hidráulicos, y los asentamientos de la cabeza del pilote se miden con dispositivos electrónicos y mecánicos. También es habitual medir el estado tensional del pilote a diferentes profundidades para comprobar la transferencia de carga al terreno por fuste y por punta.

Prueba De Carga Estática De Un Pilote Hasta 1000 T (10 Mn) (2004) Se ha realizado una prueba de carga estática hasta 1000 t de un pilote de 1,5 m de diámetro en Teruel. La contribución ha sido:



Planificación y dirección general de la prueba. Elaboración de procedimiento de prueba detallado.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO



CIMENTACIONES

Diseño detallado del bastidor metálico, con vigas de 2 m y 1 m de canto ancladas a los pilotes vecinos.



Suministro y colocación de extensímetros de cuerda vibrante en el interior del pilote.





 Aplicación de carga al pilote mediante un gato de 1200 t. Instrumentación para medida del asentamiento del pilote durante la prueba, mediante 4 lectores electrónicos y 2 comparadores mecánicos, y para la lectura de datos de los extensímetros embebidos.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Prueba De Carga Estática De Un Pilote Hasta 1500 T (15 Mn) (2008)

Se realizado una prueba de carga estática hasta 1500 t de un pilote de 1,0 m de diámetro. La contribución. Ha sido: 

Planificación y dirección general de la prueba. Elaboración de procedimiento de prueba detallado.



Diseño detallado del bastidor metálico, con vigas de 2,2 m y 1,3 m de canto ancladas a los pilotes vecinos.



Suministro y colocación de extensómetros de cuerda vibrante en el interior del pilote.



Suministro y colocación de extensómetros de varilla en el interior del pilote.





 Aplicación de carga al pilote mediante un gato de 1500 t. Instrumentación para medida del asentamiento del pilote durante la prueba, mediante 4 lectores electrónicos y 2 comparadores mecánicos, y para la lectura de datos de los extensómetros de cuerda vibrante y extensómetros de varilla.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

CAPITULO II EJERCICIOS APLICATIVOS  A manera de ejemplo de aplicación se presenta en el Anexo I los resultados de un ensayo de placa realizado con fines de estudio de cimentación de un edificio. Este ensayo se ha realizado a una profundidad de 2.20 m. en un material de relleno, obteniéndose un asentamiento total de 4.6 cm. para una carga aplicada de 6 Kg/cm². Otra aplicación que se ha estado dando al ensayo de carga directa es la determinación del potencial de colapso in-situ, el cual consiste en determinar el asentamiento adicional que sufre el suelo bajo una carga de 2 Kg/cm², cuando éste es saturado. En este caso se mantiene constante la carga de 2 Kg/cm² y se añade agua al terreno por un período de tiempo considerable hasta que los asentamientos se estabilicen. En el Anexo II se presenta los resultados de un ensayo de este tipo realizado en Ventanilla, con fines de cimentación.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Cálculo de módulo de balasto:

La losa de cimentación de la figura, de 27,30 m de largo, 18,30 m de ancho y 0,50 m de espesor, se asienta sobre un terreno esencialmente arenoso, al que se le ha realizado un ensayo de placa de carga que ha dado como resultado un coeficiente de balasto de k s, 30=13000 kN/m 3. Calcular el módulo de balasto para utilizar en el posterior análisis estructural de la losa. Solución: Tenemos para la losa cuadrada en terreno arenoso: Ks, cuadrado, arenoso = k30 [(b+0,30)/(2b)] 2 entonces: Ks, cuadrado, arenoso = 13000*[(18,30+0,30)/(2*18,30)] 2=3357.43 kN/m 3

Para la losa rectangular: k s, rectangular = (2/3) k s, cuadrado [1+b/(2l)] entonces: (2/3)*3357.43*[1+18,3/(2*27.30)]= 2988.48 kN/m 3 INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CAPITULO III PANEL FOTOGRAFICO

Equipo de reacción ( A r a v e n a R . y K r a m e r P . , 19 84 . )

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CIMENTACIONES

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

CAPITULO IV ANEXOS

PLACA DE CARGA DE 50 kN Capítulo: Asfaltos y carreteras Sección: ENSAYOS DE PLACA DE CARGA Y DE CARRETERAS Accesorios: Software “ENSAYOS DE PLACA DE CARGA” Manómetro diámetro 200 mm - Capacidad 50 kN (divisiones 0.5 kN) Manómetro diámetro 200 mm - Capacidad 100 kN

Dimensiones: 2500x1000x700 mm Cuelga: 66 kg Equipo formado por: - gato hidráulico de efecto simple de 100 kN con porta comparador integrado asiento esférico - placa de carga de 300 mm de diámetro, 25 mm de espesor contra-placa de 160 mm de diámetro, espesor 25 mm - 4 prolongaciones del vástago del gato: dos de 200 mm, una de 100 mm y otra de 50 mm; - barra de referencia de 2,5 m (divisible en dos) de aluminio con pies regulables y soporte INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

comparador; - comparador centesimal de 10 mm de carrera, con yunque regulable - altura mínima de la estructura de ensayo: 541 mm - bomba hidráulica manual con depósito, válvula de vaciado rápido, válvula y dispositivo de vaciado lento, conducto flexible, racor rápido - manómetro clase 0.5, diámetro 200 mm, con escala doble (kN - N/mm2) y racor rápido. - embalaje: 860 x 440 x 370 (h) mm más tubo de plástico diám. 160 x 1600 mm

PLACA DE CARGA DE 100 kN Capítulo: Asfaltos y carreteras Sección: ENSAYOS DE PLACA DE CARGA Y DE CARRETERAS Accesorios: Manómetro diámetro 200 mm - Capacidad 50 kN (divisiones 0.5 kN) Manómetro diámetro 200 mm - Capacidad 100 kN Software “ENSAYOS DE PLACA DE CARGA”

Dimensiones: 2500x1000x700 mm Cuelga: 66 kg INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Equipo formado por: - gato hidráulico de efecto simple de 100 kN con porta comparador integrado - asiento esférico - placa de carga de 300 mm de diámetro, 25 mm de espesor - contra-placa de 160 mm de diámetro, espesor 25 mm - 4 prolongaciones del vástago del gato: dos de 200 mm, una de 100 mm y otra de 50 mm; - barra de referencia de 2,5 m (divisible en dos) de aluminio con pies regulables y soporte comparador; - comparador centesimal de 10 mm de carrera, con yunque regulable - altura mínima de la estructura de ensayo: 541 mm - bomba hidráulica manual con depósito, válvula de vaciado rápido, válvula y dispositivo de vaciado lento, conducto flexible, racor rápido - manómetro clase 0.5, diámetro 200 mm, con escala doble (kN - N/mm2) y racor rápido. - embalaje: 860 x 440 x 370 (h) mm más tubo de plástico diám. 160 x 1600 mm.

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

PLACA DIÁMETRO 457 mm (18”) Se puede utilizar con equipos de 200 o 500 kN. Calculada y dimensionada para trabajar en pirámide. Para utilizar la placa, respetar el orden de tamaños.

Capítulo: Asfaltos y carreteras Sección: ENSAYOS DE PLACA DE CARGA Y DE CARRETERAS

Accesorio: PLACA DE CARGA DE 200 kN PLACA DE CARGA DE 500 Kn

PLACA DIÁMETRO 610 mm (24”) utilizar junto a la TB 637/7 Se puede utilizar con equipos de 200 o 500 kN. Calculada y dimensionada para trabajar en pirámide. Para utilizar la placa, respetar el orden de tamaños.

Capítulo: Asfaltos y carreteras Sección: ENSAYOS DE PLACA DE CARGA Y DE CARRETERAS

Accesorio: PLACA DE CARGA DE 200 kN PLACA DE CARGA DE 500 kN

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

PLACA DIÁMETRO 762 mm (30”) utilizar junto a TB 637/7 y TB 637/8 Se puede utilizar con equipos de 200 o 500 kN. Calculada y dimensionada para trabajar en pirámide. Para utilizar la placa, respetar el orden de tamaños.

Capítulo: Asfaltos y carreteras Sección: ENSAYOS DE PLACA DE CARGA Y DE CARRETERAS

Accesorio: PLACA DE CARGA DE 200 kN PLACA DE CARGA DE 500 Kn

INGENIERIA CIVIL  | UNDAC

CARGA ESTATICA PARA HALLAR LA CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

CIMENTACIONES

Código: P-OP SOLICITUD DE PRUEBA DE

F-SP-00

PLACA DE CARGA

Fecha: DATOS GENERALES

Empresa Solicitante: Nombre del Solicitante: Nombre del Proyecto: Ubicación del Proyecto: Dirección de Oficinas:

Teléfono:

Cargo:

Ext.:

Fax:

Número de Ensayos: Designación de Norma:  ASTM D-1194

e-mail

Estacionamientos:

AASHTO T-222

OTRAS

Especificaciones:

Fecha de Inspección de Campo: Fecha de Realización de Prueba:

Responsable: Responsable:

Observaciones:

Nota: El solicitante pondrá a disposición: 1) Un camión de volteo cargado, el cual se inspeccionará, para ver si este cumple con los requisitos. Peso Mínimo: 25000 lb = 11.3 Ton metricas 2) Señalización adecuada mediante conos y banderilleros.

Nombre y Firma del Solicitante

Nombre y Firma del Jefe del Laboratorio INGENIERIA CIVIL  | UNDAC