Veleta de Corteexpo

MÉTODO NORMALIZADO PARA ENSAYO DE

CORTE POR VELETA DE CAMPO DE SUELOS

COHESIVOS - NTP 339.155DOCENTE:

ING. PATAZCA ROJAS PEDRO RAMON

Integrantes:

INTRODUCCIÓN La prueba de la veleta es una contribución relativa moderna para

obtener el torque o momento requerido de los suelos cohesivos.

La prueba presenta una ventaja considerable la de realizarse

directamente sobre los suelos “in situ”, no sobre muestras extraídas

con mayor o menor grado de alterabilidad, sino sobre los

materiales en el lugar en el que se depositaron en la naturaleza.

Debido a su tamaño es posible hacer varios ensayos para

determinar estadísticamente la resistencia al corte sin drenar (τu)

de muestras SPT hechas a grandes profundidades. Donde la toma

de muestra produce mayores alteraciones

El torque o momento aplicado se correlaciona con valores de

resistencia al corte

VELETA DE CORTE

OBJETIVOS.

• Determinar in situ la resistencia de corte no drenada de suelos arcillosos, particularmente de arcillas blandas.

Objetivo General.

• Conocer el manejo del equipo de corte veleta.

• Tomar el torque máximo para calcular la resistencia al corte del suelo.

• Realizar los cálculos correspondientes al ensayo.

Objetivo específicos.

NORMAS.• Normas internacionales:

ASTM D 2573

AASHTO T 223

• Normas Peruanas

• Reglamento Nacional de Edificaciones – Norma E –

050: Suelos y Cimentaciones.

• Método normalizado para ensayo de corte por

veleta de campo de suelos cohesivos - NTP 339.155

• Método de ensayo normalizado de corte por veleta en miniatura de laboratorio en suelos finos arcillosos

saturados. NTP 339.168:2002

• Corte en suelos cohesivos(veleta)MTC E 122- 2000.

MARCO TEÓRICO.

RESUMEN DEL MÉTODO

El ensayo de corte con veleta consiste básicamente en colocar una veleta de cuatro hojas dentro del suelo inalterado, y en girarla desde la superficie para determinar la fuerza de torsión necesaria para lograr que una superficie cilíndrica sea cortada por la veleta; con esta fuerza de corte se halla entonces la resistencia unitaria de dicha superficie. Es de importancia básica que la fricción de la varilla de la veleta y la del aparato sean tenidas en cuenta porque de otra manera, la fricción sería inadecuadamente registrada como resistencia del suelo. Las medidas de fricción bajo condiciones que no implican carga, como cuando se emplea un vástago liso en lugar de la veleta, o una veleta que permita alguna rotación libre de la varilla antes de someterla a carga, son satisfactorias únicamente cuando el giro sea aplicado mediante un momento balanceado que no se traduzca en empuje lateral. A medida que las fuerzas de torsión se hagan más grandes durante un ensayo, un empuje lateral en el instrumento se traducirá en un incremento de fricción no considerado en las lecturas iniciales sin carga. No se recomiendan instrumentos que produzcan empuje lateral. La varilla de la veleta debe tener suficiente rigidez, para que no sufra torsión bajo condiciones de carga plena; de lo contrario, deberá hacerse una corrección al dibujar las curvas de rotación –momento

INTRODUCCIÓNEl ensayo de corte con veleta nos sirve para determinar la

resistencia cortante no drenada De los suelos cohesivos y

presenta una serie de ventajas tales como: en campo son

moderadamente rápidas y económicas y se usan ampliamente

en programas de exploración de suelos en campo, además de

ser una excelente prueba para determinar las propiedades de

arcillas sensitivas. Lo más primordial es que la veleta puede ser

transportada al campo evitando el transporte del suelo hasta el

laboratorio lo que en muchos casos significa una inversión de

tiempo y dinero.

VELETA DE CORTE

VELETA DE CORTE

DEFINICIÓN.

La prueba de corte con

veleta (ASTM D- 2573) se

usa durante la operación

de barrenado para

determinar “in situ” la

resistencia cortante no

drenada (cu) de suelos

cohesivos blandos y

saturados, no es tan

confiable para suelos

fisurados o secuencias de

micro estratos.

VELETA DE CORTE

RESUMEN DEL ENSAYOEl ensayo de corte con veleta

consiste básicamente en colocar una

veleta de cuatro hojas dentro del suelo

inalterado, y en girarla desde la

superficie para determinar la fuerza

de torsión necesaria para lograr que una

superficie cilíndrica sea cortada por la

veleta; con esta fuerza de corte se halla, entonces, la resistencia unitaria

de dicha superficie. Es de

importancia básica que la fricción de

la varilla de la veleta y la del aparato

sean tenidas en cuenta porque de otra manera, la fricción sería

inadecuadamente registrada como

resistencia del suelo.

VELETA DE CORTEUNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN

MECANICA DE SUELOS Y DE ROCAS

No se recomiendan instrumentos que produzcan empuje

lateral. La varilla de la veleta debe tener suficiente rigidez

para que no sufra torsión bajo condiciones de carga plena, de

lo contrario, se deberá hacer una corrección al dibujar las

curvas de Momento vs. Rotación.

El parámetro de resistencia al corte no drenado se obtiene igualando el valor del momento de torsión con el momento de la

fuerza cortante, por lo que se tendrá la expresión:

Dónde:

cu = Parámetro de resistencia al corte no drenada.

T = Momento torsor de la veleta.

h = Altura de las aspas de la veleta.D = Diámetro de la circunferencia que genera la veleta al girar.

https://lh4.googleusercontent.com/-TT6_YZAObYM/TXkXLpOAqeI/AAAAAAAABgA/i4op42CLEu0/s1600/3.gif

https://lh4.googleusercontent.com/-TT6_YZAObYM/TXkXLpOAqeI/AAAAAAAABgA/i4op42CLEu0/s1600/3.gif

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO• Veleta – Se muestran un ejemplo gráfico

de veleta normalizada por este ensayo.

Cada una tendrá cuatro hojas

perpendiculares entre sí, su altura será el doble del diámetro. Las

dimensiones de la veleta deberán

ser las especificadas en la tabla.



Dimensiones dela veleta(cm)

Resistencia alcorte (kg/cm2)

Tipos de suelos

10 x 20 0- 0.70Saturados muyblando

7.5 x 15 0- 1.68Saturados entreblandos y firmes

6.2 x 12.7 0 – 2.81Saturados

moderadamente firmes

5 x 10 - Saturados firmes

TABLA 1. Dimensiones de veleta de campo más

recomendadas según el tipo de suelo y su resistencia al corte

• Varillas de extensión – La veleta se

deberá operar desde la superficie

conectándola con varillas de torsión,

de acero. Estas varillas deberán ser de un diámetro tal, que no sea

excedido su límite elástico cuando

la veleta sea sometida a su

capacidad plena.

• Si es necesario determinar

curvas de momento vs.

Rotación, es esencial calibrar las varillas de rotación antes de emplearlas.



PROCEDIMIENTOS.

1. Penétrese la veleta mediante un simple

empuje hasta la profundidad a la cual se va a

efectuar el ensayo, cuidando que no se

aplique torsión durante dicho empuje

2. Cuando se emplee revestimiento para

la veleta, se deberá avanzar con ella

hasta una profundidad no menor de cinco

veces el diámetro del revestimiento, por

encima de la profundidad deseada para

la punta de la veleta. Cuando no se

utilice revestimiento, se deberá suspender

la perforación a una profundidad tal que

la punta de la veleta pueda penetrar

dentro del suelo inalterado, una

profundidad de, por lo menos, cinco

veces el diámetro de la perforación.



3. Con la veleta en posición, se deberá aplicar el giro a

una velocidad que no exceda de 0.1°/segundo.

Generalmente se requieren para la falla, entre 2 y 5 minutos,

excepto en arcillas muy blandas en las cuales el tiempo de

falla puede elevarse a 10 ó 15 minutos. En materiales más

duros, que alcanzan la falla con una deformación pequeña,

se puede reducir la rotación del desplazamiento angular de

tal manera que se pueda obtener una determinación

apreciable de las propiedades esfuerzo-deformación. Durante

la rotación de la veleta, se deberá mantener ésta a una

altura fija. Se deberá registrar el momento máximo. Con

aparatos de transmisión, es aconsejable anotar los valores

intermedios del momento obtenido en ese instante, a

intervalos de 15 segundos o menores, si es requerido.



4. Después de determinar el máximo

momento, se rota rápidamente la

veleta un mínimo de 10 revoluciones;

inmediatamente después se

determinará la resistencia

remoldeada, en todos los casos

dentro del minuto siguiente al

remoldeo.

5. En los casos en los cuales el suelo

esté en contacto con la varilla de

giro, se determina la fricción entre la

varilla y el suelo por medio de

ensayos de giro efectuados con

varillas similares a profundidades

equivalentes, sin la veleta colocada.

Se debe efectuar el ensayo de

fricción de la varilla por lo menos

una vez en cada sitio.



6. Para determinar la magnitud de la

fricción de los cojinetes o guías, en

aparatos en los cuales la varilla de

giro esté completamente aislada del

suelo, se deberá realizar un ensayo de

fricción con una varilla lisa al menos

una vez en cada sitio. En dispositivos

de veleta que funcionen

adecuadamente, esta fricción deberá

ser despreciable.

7. Se deberán efectuar ensayos con veleta

únicamente en suelos cohesivos, inalterados o

remoldeados. No se deben realizar en ningún

suelo que permita el drenaje o que se dilate

durante el período del ensayo, como en

arenas o limos o en suelos en los cuales la

veleta encuentre piedras que puedan influir en

los resultados. Se recomienda no hacer ensayos

de veleta con espaciamientos menores de

0.76 m entre ellos.



ENSAYO DE VELETA

MINIATURA DE LABORATORIO



Alcance del Método

Ensayo de veleta miniatura en suelos finos arcillosos

saturados muy blandos a medianamente compactos.

Incluye el uso de dispositivos de resorte (Método A) y de

unidades transductores eléctricas (Método B).



DEFINICIÓN:

La prueba de esfuerzo cortante de veleta miniatura consiste eninsertar una veleta de varias aspas en el extremo interior de un tubode muestra, girándola a una velocidad constante para determinar latorsión requerida, que genere una superficie cilíndrica de corte. Latorsión así se convierte en una unidad de resistencia al esfuerzocortante del área de superficie cilíndrica, esta torsión es medida porun resorte calibrado de torsión.

Es importante destacar para el equipo de veleta miniatura lamuestra que va a ser ensayada debe estar constituida por un sueloblando (∅ = 0), con una resistencia al esfuerzo cortante sin drenaral interior a 1

𝐾𝑔

𝑐𝑚2. La fatiga o falla de la veleta en arcillar más rígidasy suelos principalmente sedimentarios puede variar de la supuestafalla cilíndrica superficial causando por lo tanto un error en laprueba de la fuerza medida en muestra sin perturbar posiblementecon lentes finos de otros materiales que afecten el valor final.



Resumen del método

Consiste en insertar una veleta de cuatro hojas en el extremo de

una muestra inalterada o remoldeada y rotarla a razón constante para determinar el torque o momento requerido para hacer que

una superficie cilíndrica sea cizallada por la veleta.

El torque o momento aplicado se correlaciona con valores de

resistencia al corte.



DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO:

El equipo consta de un vástago al cual está ligada la veleta, generalmente compuesta por cuatro astas rectangulares según se puede observar en la figura 6b. Se recomienda que la veleta sea el doble del diámetro. Aunque la veleta con una altura igual al diámetro también se puede usar si se requiere determinar por separado los esfuerzos horizontales y esfuerzos verticales. El diámetro de la veleta puede variar desde 0.5” a 1” (12.7 a 25.4 mm).

El equipo consta de cuatro unidades de resortes de torsión de diferentes sensibilidades. El resorte n° 1 es el más sensible y se recomienda para obtener la resistencia al corte de suelos muy blandos, el resorte n° 2 es recomendado para suelos entre blandos y firmes, el resorte n° 3 para suelos moderadamente firmes y el resorte n°4 es el más duro, se recomienda para suelos muy firmes y es el menos usados.



PROCEDIMIENTO: Asegurar la unidad de corte de veleta y el contenedor del

espécimen a una mesa o marco para evitar el movimiento durante el ensayo.

Insertar la veleta en la muestra hasta una profundidad mínima igual a dos veces la altura del aspa.

Tomar una lectura inicial. Sujetar la muestra firmemente e iniciar la rotación de la veleta a razón constante de 60 a 90º por minuto.

Registrar el giro del resorte o las lecturas del transductor cada 5º por lo menos, hasta que el giro no se incremente (es decir hasta que el espécimen falle), o hasta que se obtenga una rotación máxima de 180º.

Durante la rotación, mantener las aspas a una altura fija.



PROCEDIMIENTO Registrar el torque máximo y las lecturas intermedias si es que se

requiere.

Retirar y limpiar las aspas si es que es necesario.

Separar una muestra representativa para calcular la humedad.

Registrar cualquier tipo de inclusiones de arena, grava o fracturas

en la superficie de falla que pudieran haber influido en los

resultados del ensayo.



PREPARACIÓN DE LA MUESTRA EN EL

LABORATORIO(MUESTRA PATRON) El material inicial se sumerge en agua con el fin de que el material grueso se suelte del fino

En el periodo de inmersión el material se dispersa utilizando un aparato agitador

De deja sedimentar por un periodo de una hora, para que el material arenoso llegar al fondo y luego se vierte la parte superior en otro envase para luego lavarla por el tamiz # 200

Luego se procede la lavado del material el cual se guarda tanto el pasante del tamiz #200 como el retenido en el mismo

Ambos materiales se dejaron sedimentar por un periodo de 48 horas.

Pasado este tiempo se remueve el agua limpia por encima de los materiales sedimentados mediante el sifonado

El material sedimentado pasante por el tamiz #200 de la muestra patrón se amasa con el fin de homogenizar luego una gran parte de la muestra se coloca en recipientes los cuales se dejan al aire libre para que se seque hasta la humedad optima a la cual pueda ser ensayada la otra parte se seca al horno con el fin de clasificar el material

El material sedimentario retenido en el tamiz #200 (arena) se seca al horno y se clasifica.



ENSAYOS DE CLASIFICACIÓN Y COMPORTAMIENTO

DE LA MUESTRA PATRON

Ensayos de clasificación:

Hidrometría

Gravedad especifica

Límites de contracción

Límites de Atterberg

Contenido de humedad

Ensayos de comportamiento:

Expansión

Consolidación



CÁLCULOS

Calcular la resistencia no drenada al corte.

Establecer la relación entre la deflexión del resorte y el torque para

cada resorte o transductor a ser empleado.



Se realizó un ensayo con la veleta de corte, cuyas dimensiones

son: d = 76 mm y h = 152 mm, aplicándose un torque hasta la

falla de 70 N-m. Determinar la resistencia al corte no drenado

para propósitos de diseño, considerar que su índice de

plasticidad es de IP = 18.

Para encontrar la solución se utilizara la ecuación de Calding.

Asumimos el tipo de movilización del suelo en los extremos

como triangular, por tanto β=1/2.

Solución:

Datos

d = 76 mm

h = 152 mm

IP = 18.

β=1/2.

𝐶𝑢 =𝑇

𝜋𝑑2ℎ2 + 𝛽

𝑑3

4

𝐶𝑢 =70

𝜋0.076 2(0.152)

2 + 0.5(0.076)3

4𝐶𝑢 = 45118 𝑁/𝑚2

Corrección por plasticidad:

Resistencia al corte no drenado:

𝐶𝑢(𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜) = (1.022)(45118) 𝑁/𝑚2

𝐶𝑢(𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜) = 46.1 𝑘𝑁/𝑚2

PROGRAMACION DE

ENSAYOS

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

INFORME Debe incluir:

Fecha del ensayo, personal que realizó el ensayo.

Número de sondeo, número de muestra o de tubo, profundidad de la muestra, profundidad de ejecución del ensayo de veleta, tipo de suelo.

Tamaño y forma de la veleta, número de resorte o transductor.

Curva de calibración o constantes del transductor y ajustes registrados.

Máxima lectura de torque y lecturas intermedias si se requieren para la muestra inalterada.

Gráficas de esfuerzo - deformación.

Máxima lectura de torque para el ensayo en muestras remoldeadas y el número de revoluciones empleadas para remoldear.

Razón de rotación, razón de corte en las esquinas de las aspas de la veleta, tiempo de falla del ensayo (rotación máxima - razón de rotación), donde resulte aplicable.

Tipo de veleta empleada (fabricante y modelo)

Anotaciones referentes a cualquier desviación del procedimiento estándar.



Veleta de Corteexpo

Documents

Transcript of Veleta de Corteexpo