ensayo de la practica de cono holandes en la materia de mecanica de suelos ii

INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO

CONO HOLANDES LAB. MECANICA DE SUELOS II

ING. CIVIL Página 1

CONO HOLANDES

1.- OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA:

1.1. Objetivo General:

Determinar la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo natural sin compactar

por medio del ensayo de Cono Holandés.

1.1. Objetivo Específico:

Clasificar mediante la ASSHTO Y una muestra del suelo sobre el que se realizo el

ensayo a partir del Análisis granulométrico y la determinación de los límites de

Attenberg.

Comparar resultados de resistencia con valores en tablas según el tipo de suelo.

2.- FUNDAMENTO TEORICO.

2.1. 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.

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

atornillando 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 cuenta los golpes para 30 cm de

penetración de la herramienta.

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.

2.2. Perforaciones en 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 herramientas de mayor

peso, 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.

2.3. Métodos de penetración cónica:

Estos métodos consisten en hacer penetrar una punta cónica en el suelo y medir la

resistencia que el suelo ofrece. Existe diversos tipos de conos en el cuadro aparecen

algunos de ellos:

Tipo holandés.

Tipo danés.

Tipo para ensayo dinámico.

Tipo de inyección.

Dependiendo del procedimiento para hinchas los suelos en el terreno, estos métodos se

dividen en estáticos y dinámicos, en los primeros se hincha a presión, medida en la

superficie con un gato apropiado; en los segundos el hinchado se logra a golpes dados

con un peso que cae.




2.4. Cono Holandés:

Las pruebas de campo adquieren una gran importancia en los suelos muy susceptibles a

la perturbación y cuando las condiciones del terreno varían en sentido horizontal y

vertical. El método de prueba in situ más ampliamente utilizado es el de penetración. Los

penetró metros utilizados para el estudio del terreno se hincan o se hacen penetrar a

presión en el terreno, midiendo la resistencia a la penetración.

Las pruebas más ampliamente

utilizadas son las del Cono

Holandés que consiste en la

introducción mediante presión

hidráulica, de un cono de

dimensiones normalizadas

dispuesto de tal forma que

pueda registrar alternativamente

la resistencia por punta y la

resistencia por fricción.

También está el de la “penetración estándar” (o normal) que consiste en la hinca del toma

muestras, dejando caer una maza de 140 libras (63.5 Kg.) desde una altura de 30

pulgadas (76 cm.). La resistencia a la penetración se expresa por el número de golpes

necesarios para hincar el toma muestras a una profundidad de 1 pie (30 cm).

El ensaño del Cono holandés se basa en la determinación de la capacidad portante de un

suelo. Es un instrumento terminado en forma de punta como la de un alfiler consta de un

martillo con el cual de una altura de 75 cm se deja caer para que impacte al sujetador

metálico y así el instrumento pueda penetrar hasta la profundidad de 30 cm a para ello

en la prueba se registra el numero de golpes que son necesarios para introducir el

instrumento hasta dicha profundidad; para luego con una formula generada se pueda

encontrar la resistencia del suelo.




La fórmula que se expone a continuación nos sirve para calcular la capacidad portante del

suelo analizado.

Donde:

S = capacidad portante

W = peso del martillo que es igual a 7.845 kg

h = Altura de caída del martillo que es igual a

75 cm

m = Coeficiente que es igual a 0.1

N = Numero de golpes a determinada

profundidad

s = Profundidad de penetración (15-30) cm.

Np = Coeficiente que es igual a (5-9)

A = Area del cono que es igual a 10.2 cm²




3.- MATERIALES Y EQUIPO:

Equipo para la penetración método “Cono Holandés”

Picota y pala

Bandeas

Taras

Horno

Tamices

Balanza electrónica

Aparato de Casa Grande y ranulador

Base de Vidrio y Vidrio de reloj

Hidrómetro

Probeta de 1000 ml

Termometro




Descripción y esquena del equipo utilizado:

Consta de un cono acerado ubicado en la parte inferior del aparato.

Martillo.- Es el cual con el peso y la velocidad de caída permiten que el cono se

introduzca en el suelo.

Tubo. Es por donde el martillo se desliza.

Se debe apuntar el número de golpes a los que el equipo haya alcanzado una penetración

de 15 y 30 cm.




4.- PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA

En Campo:

Inspeccionamos el sitio de ensayo buscando una zona

más o menos estable, que no contara con mucha

cobertura vegetal y que de preferencia no hubiera sufrido

alteraciones previas.

Una vez elegida la zona donde realizaríamos la practica,

realizamos un hueco de unos 30 cm profundidad y de

unos 50 cm de ancho.

Posteriormente dispusimos el equipo en el hueco y

levantando manualmente el martillo hasta la marca de

los 75 centímetros lo dejamos caer iniciando el conteo de

los golpes

Se repitió el martilleo hasta que el tubo del cono penetró a

15 y 30 centímetros, contabilizando el número de golpes

necesarios para cada altura.

Una vez que el equipo alcanzó los 30 cm de

penetración se procedió a remover el cono. Usando

la pala ampliamos un poco el hueco y extrajimos

primero una muestra pequeña del suelo para

determinar su contenido de humedad y luego otra

muestra de alrededor un kilogramo para su

respectiva clasificación.




En Laboratorio

Con la muestra extraída se procedió a realizar el Análisis

Granulométrico, en este caso tratándose de un suelo

fino, se aplicó el método del lavado.

También se realizó la determinación de los Limites

Liquido y Plástico, así como su Índice de Plasticidad.

5.- DATOS:

Los datos obtenidos en campo fueron los siguientes:

NO GOLPES PROFUNDIDAD

32 15 cm.

87 30 cm

http://bp1.blogger.com/_2YLyooR18gY/RwfwmlO2UPI/AAAAAAAAAF0/zRAupcF6Pss/s1600-h/LP4.JPG







5.-CÁLCULOS:

Capacidad Portante del Suelo:

fAN

NmhW

P

o

Adm ***30

***

W.- Peso del martillo = 7845 gramos

h.- Altura de caída de martillo = 75 cm

m.-factor de penetración = 0.1

f.- Eficiencia típica de cono= (0,4 – 0,6) =0,5

No.- Número de golpes.= 48

Np.-Factor de sensibilidad de la arcilla = (5-9) = 7

A.- Área del cono = 10.2cm2

2/99,8785.0*2.10*7*30

32*1.0*75*784515cm cmgAdm

2/76,23895.0*2.10*7*30

87*1.0*75*784530cm cmgAdm




CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL DEL SUELO:

ANÁLISIS GRANULOMETRICO:

De la muestra inicial extraída en campo de 1000 gramos se tomó una muestra inicial

de 300 gramos

Análisis Granulométrico Peso Total de

la Muestra Inicial

300,00

TAMIZ Peso

Bandeja [gr]

Peso bandeja + Suelo seco [gr]

Peso Suelo Seco

Retenido [gr]

Peso Acumulado

[gr]

% Retenido

% que pasa

nº 40 100,80 141,70 40,90 40,90 13,63 86,37

nº 200 115,60 119,80 4,20 45,10 15,03 84,97

Base ---- --- 254,90 300,00 100,00 0,00

Nº Tara Peso de la Tara [gr]

Peso Tara + Suelo

Húmedo [gr]

Peso Tara + Suelo

seco [gr]

Peso Suelo

Húmedo [gr]

Peso Suelo Seco [gr]

contenido de

Humedad [%]

1 21,30 gr 41,80 gr 39,40 gr 20,50 gr 18,10 gr 4,35 %

2 21,50 gr 45,40 gr 43,10 gr 23,90 gr 21,60 gr 4,75 %

3 19,70 gr 38,90 gr 41,60 gr 22,10 19,70 4,55 %

Humedad

Media 4,55 %




HIDROMETRO:

Debido a la fineza del suelo extraído de la zona del ensayo, se procedió al análisis

mediante Hidrómetro a partir de una muestra de 60 gr de suelo que pasó el tamiz Nº200.

Tiempo transcurrido

en min.

Temperatura en °C

Ct Temperatura

en °C Corregida

Lectura Real Rc.

Lectura corregida

Rc.

Porcentaje mas fino

Corrección por

menisco

L tabla

L/t K

tabla D

mm.

1 25 1,3 26,3 44 45,3 74,745 44,001 9,1 9,100 0,0127 0,03831108

2 25 1,3 26,3 27 28,3 46,695 27,001 11,9 5,950 0,0127 0,03097863

4 25 1,3 26,3 21 22,3 36,795 21,001 12,9 3,225 0,0127 0,02280702

6 25 1,3 26,3 17 18,3 30,195 17,001 13,5 2,250 0,0127 0,01905000

15 25 1,3 26,3 11 12,3 20,295 11,001 14,5 0,967 0,0127 0,01248654

30 25 1,3 26,3 8 9,3 15,345 8,001 15 0,500 0,0127 0,00898026

60 25 1,3 26,3 5 6,3 10,395 5,001 15,5 0,258 0,0127 0,00645497

340 24 1,6 25,6 1 2,6 4,29 1,001 16,1 0,047 0,0128 0,00278537

1245 26 1,85 27,85 0 1,85 3,0525 0,001 16,3 0,013 0,0141 0,00161335

0,00010,0010,010,1

% Q

UE

PA

SA

0

10

20

3

0

40

50

60

70

8

0

90

1

00

Abertura (mm)

CURVA GRANULOMETRICA




PLASTICIDAD:

Limite líquido:

Peso de la tara

Nº de golpes

Peso de la tara mas

suelo húmedo

Peso de la tara mas suelo seco

Peso suelo

húmedo

Peso suelo seco

Peso del agua

Porcentaje de

humedad

19,44 19 39,5 35,24 20,06 15,8 4,26 26,96

18,96 20 39,4 34,67 20,44 15,71 4,73 30,11

18,1 24 37,4 33,42 19,3 15,32 3,98 25,98

17,3 25 35,4 31,67 18,1 14,37 3,73 25,96

18,1 18 44,1 38,56 26 20,46 5,54 27,08

LL= 26,20

Limite plástico:

Peso de la tara

Peso de tara mas suelo húmedo

Peso de la tara mas rollitos

secos

Peso suelo húmedo

Peso suelo seco

Peso del agua

Porcentaje de

humedad

17,6 20,2 19,85 2,6 2,25 0,35 15,56

19,1 22,1 21,65 3 2,55 0,45 17,65

16,9 18,8 18,54 1,9 1,64 0,26 15,85

LP= 16,35

y = 33,712e-0,01x R² = 0,2726

25,0025,5026,0026,5027,0027,5028,0028,5029,0029,5030,0030,5031,00

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Po

rce

nta

je d

e h

um

ed

ad

Nº de golpes

Limite líquido




Índice de Plasticidad:

IP = LL – LP

IP = 20,26 – 16,35 %

IP = 9,85

Clasificación ASSHTO

PASO Nº 1 DEFINIR EL GRUPO:

% Nº200 = 84.97% < 35% → GRUPO DE LIMOS ARCILLOSOS

BASANDONOS EN LA PLASTICIDAD DECIMOS:

LIMITE LIQUIDO (LL) 20,26 40 % SI

INDICE DE PLASTICIDAD (IP) 9,85 10 % SI

INDICE DE GRUPO:

IG =0.2*a + 0.005*a*c +0.01*b*d

INDICE DE GRUPO:

a = 75-35 = 40

b = 55 – 15 =40

c = 0

d = 0

Por tanto tenemos: IG =0.2*(40) + 0.005*(40)*(0) + 0.01*(40)*(0)

IG = 8

Según estos parámetros podemos decir que es un suelo A-4




A-4[8]

El índice de grupo es igual a 8 que es el límite máximo de este grupo así que se

encuentra bien clasificado.

Clasificación del suelo:

Un suelo A-4 son suelos limosos, poco o nada plásticos, pueden contener mas de

un 75% de material que pasa el tamiz Nº200

Clasificación del suelo: SUCS

Datos: (pasan el tamiz)

% Nº 200 = 87.70

LL = 20.26 %

IP = 9,85 %

DEFINIENDO PORCENTAJE:

% Arcilla = % que pasa el Nº 200 = 84.97

De donde predomina la arcilla con un 84.97 %

Sabiendo que es una arcilla procedemos a estudiar los LÍMITES:

Condición 1.

Si el límite en menor a 50 pertenece a las arcillas de media a baja compresibilidad

LIMITE LIQUIDO (LL) = 20.26 % < 50 SI

Cumple la condición ahora sabiendo a qué tipo de arcilla pertenece comparamos

EL INDICE DE PLASTICIDAD:

Cumple la condición ahora sabiendo a qué tipo de arcilla pertenece comparamos EL

INDICE DE PLASTICIDAD




Condición 2.

Abajo de la línea “A” (IP 4) NO

Arriba de la línea “A” (4 IP 7) NO TIPO DE SUELO “CL”

ARRIBA DE LA LINEA “A” (IP 7) SI

Para completar la clasificación debemos encontrar el NOMBRE DEL GRUPO.

CONDICION:

Menos del 15% Ret en Nº 200 < 15 % = ARCILLA LIGERA

Ret en Nº 200 <15 % 12.3% < 15 % SI

Como cumple la condición es una ARCILLA LIGERA

Por lo tanto, por la Clasificación SUCS es un tipo de suelo “CL” el cual tiene el

nombre de ARCILLA LIGERA




6.- CONCLUSIONES Y ANALIS DE RESULTADOS:

Se logró determinar la resistencia suelo a través del método del Cono Holandes

permitiéndonos conocer la capacidad portante del mismo, que en este caso se trato de

una Arcilla Ligera (A-48 o CL) y del cual obtuvimos los siguientes resultados:

NO

GOLPES PROFUNDIDAD CAPACIDAD PORTANTE

32 15 cm. 878,99 gr/cm2

87 30 cm 2389,76 gr/cm2

Este ensayo está limitado por que solo sirve para suelos arcillosos o coluviales u otros

suelos capaces donde pueda penetrar el cono Holandes. ya que para otros suelos se

utiliza el SPT.

7. BIBLIOGRAFIA:

Guía de laboratorio. Mecánica de suelos

Mecánica de Suelos – Juárez Bardillo

Fundamentos de Ingeniería Geotécnica – Braja M. Das

ensayo de la practica de cono holandes en la materia de mecanica de suelos ii

Documents