INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL - tesis.ipn.mxtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/4889/1/423_USO Y APLICACIO… · A toda mi familia: A ... 3.2.3 Mecanismo de carga 3.2.4 Eje cución

INSTITUTOPOLITECNICONACIONALESCUELASUPERIORDEINGENIERIAYARQUITECTURA

UNIDADZACATENCO

USOYAPLICACIONDESONDEOSDE

PENETRACINDECONOENCIMENTACIONES

DELACIUDADDEMXICO

TESIS

QueparaobtenerelTitulode:

INGENIEROCIVIL

Presenta:

AlejandroRodrguezMuoz

ASESOR:

Car losYzquierdoLpez

Febrero del 2004
file:///E|/TESIS.doc

DEDICATORIA

Atodamifamilia:

Amimadre,CatalinaMuozCamargo,porpermitirmeregresara terminar la carrera, Gracias mil madre, ha sido la mejorherenciaquepodrrecibirjams.

A ti padre, Juan Rodrguez Ibez, por darme tambin estaoportunidad.

AmishermanosLivia,Juan,Pilar,Georgina,LuisA.E.,porelapoyo y orgullo que sienten hacia conmigo, los quierodemasiado

A mis cuados, Elia Hernndez Huesca, Jos HernndezManzanoy ArmandoBertadilloAyala.

A mis flacas y flacos, Perla E. y Lisbeth G. HernndezRodrguez, Zaret y Gadiel Rodrguez Hernndez, Ana L. yArmandoD.BertadilloRodrguez.

AtiAnge,queeresyserspartemuyimportantedemivida,portutiempo,tucarioytuvida.

AmisSuegrosGenaroG.V.y GracielaZ.M.ymisCuisNorisy GenaGarcaZarza.

Amisamigos:

A GilbertoBalderasGuadarrama,atuspadresNatiy Chon,atuhermano Goyo: Gracias gallo porque me enseaste que sepuederemontardelpasadoparamejorarelfuturo.

AGRADECIMIENTOS

Atodosycadaunodeloscualesrecibapoyo:

Al Ing.CarlosYzquierdoLpez,mi gua y asesor de tesis, porcompartirsuexperienciaytiempoenestetrabajo.

AGEOVISA,S.A.DEC.V.,enespecialalIng.EnriqueLaraManrquez,Ing.JulinJimnez,Ing. CarlosGarcavilaporlaoportunidad, facilidades,sutiempo,suguayconsejosparaestatesis:

Alpersonal:

Administrativo:YolandaVillarealPavn (Yola),AraelRosBautista,SandraAbarcaDurn,Elvia,yJoel

deDibujo:J .ValentnAlvaradoNez(Vale)ArturoRiveraGuzmn.

deCampo:CarloslvarezHernndez(Charly),ErasmoPalaciosPonce,GuillermoJimnezGarca(Memo),AcianoJaramilloRamrezTomsToo.

deLaboratorio:RafaelEzquivelMartnez(DonRafa),LuisAntonioBarreraHueso.

Yatodosengeneralporsuapoyo Gracias

DEDICATORIA

Atodamifamilia:

Amimadre,CatalinaMuozCamargo,porpermitirmeregresara terminar la carrera, Gracias mil madre, ha sido la mejorherenciaquepodrrecibirjams.

A ti padre, Juan Rodrguez Ibez, por darme tambin estaoportunidad.

AmishermanosLivia,Juan,Pilar,Georgina,LuisA.E.,porelapoyo y orgullo que sienten hacia conmigo, los quierodemasiado

A mis cuados, Elia Hernndez Huesca, Jos HernndezManzanoy ArmandoBertadilloAyala.

A mis flacas y flacos, Perla E. y Lisbeth G. HernndezRodrguez, Zaret y Gadiel Rodrguez Hernndez, Ana L. yArmandoD.BertadilloRodrguez.

AtiAnge,queeresyserspartemuyimportantedemivida,portutiempo,tucarioytuvida.

AmisSuegrosGenaroG.V.y GracielaZ.M.ymisCuisNorisy GenaGarcaZarza.

Amisamigos:

A GilbertoBalderasGuadarrama,atuspadresNatiy Chon,atuhermano Goyo: Gracias gallo porque me enseaste que sepuederemontardelpasadoparamejorarelfuturo.

USOYAPLICACIONDESONDEOSDEPENETRACINDECONOENCIMENTACIONESDELACIUDADDEMXICO

1.0 INTRODUCCIN Pag.1

1.1Antecedentes1.2Objetivos1.3Alcance1.4AspectosGeolgicosdelValledeMxico

1.4.1 Generalidades1.4.2 MarcoGeolgicoGeneral1.4.3 MarcoPaleoclimtico1.4.4 MarcoVulcanolgico1.4.5 Estr atigrafaGeneral

a) DepsitosdelLagob) DepsitosdeTransicinc) DepsitosdelasLomas

1.5Pr imerosintentospor determinarlaresistenciadelsuelo concono1.5.1FueradeMxico1.5.2 EnMxico

1.5.2.1 MtodosSemiempr icos1.5.2.2 MtodosTer icos

1.5.2.2.1 Mtodosyprocedimientosanterioresalcono1.5.2.2.2 IntroduccindelconoDinmico1.5.2.2.3 IntroduccindelconoMecnico1.5.2.2.4 IntroduccindelconoElctr ico

1.6AplicacionesrecientesdelCPT

2.0 INTERPPRETACINDELA NORMAASTMD3441 94 Pag. 13

" StandardTestMethodfor Deep,QuasiStatic,ConeandFr ictionConePenetr ationTestsofSoil" (MtodoEstndar dePruebadePenetr acindeconodeTipoCuasiEstticoPuntayPuntaFr iccin)

2.1Contenido2.2Terminologa2.3Usoysignificado2.4Aparatos

2.4.1Generalidades2.4.2PenetrmetroMecnico2.4.3PenetrmetroElctr ico2.4.4Mquinadeempuje2.4.5Equipoder eaccin

2.5Procedimiento

2.5.1Generalidades2.5.2Penetrmetro Mecnico2.5.3Penetrmetro Elctr ico

2.6Precaucionesytcnicasespeciales

2.6.1Reduccindefr iccinalolargodelasbarrasdeempuje2.6.2Prevencindeflexindelasbarrasentr amossinconfinamientosobrela

super ficie2.6.3Desviacindelapunta2.6.4Desgastedelapunta2.6.5Distanciaentr eelconoylafundadefr iccin2.6.6Inter rupciones2.6.7Sondeosver ificator iosensondeosadyacentes2.6.8PenetrmetroMecnico2.6.9PenetrmetroElctr ico

2.7Repor te

2.7.1Grficadelar esistenciadepunta2.7.2Penetrmetroconfundadefr iccin2.7.3Piezocono2.7.4Informacinadicional2.7.5Desviacionesestndar

2.8 Precisinytendencia2.9 Palabrasclave

3.0DIFERENTESMTODOSDEPENETRACINUSADOSENLACIUDADDEMXICO Pag.25

3.1Tiposdesondeosdecono(CPT)

3.1.1Introduccin

3.2Sondeodecono Elctr ico

3.2.1Descr ipcindelequipo3.2.2Calibracindelasceldas3.2.3Mecanismodecarga3.2.4Ejecucindelaprueba3.2.5Determinacindelasr esistencias3.2.6Ventajasydesventajasdelcono Elctr ico

3.2.6.1Ventajas3.2.6.2Desventajas

3.2.7Resultadostpicos3.2.8Comentar ios

3.3Sondeodecono Mecnico

3.3.1Descripcindelequipo3.3.2Calibracindelequipo3.3.3Mecanismodecarga3.3.4Ejecucindelaprueba3.3.5Determinacinderesistencias3.3.6Ventajasydesventajasdelcono Mecnico3.3.7Resultadostpicos3.3.8Comentar ios

3.4 SondeodeconoDinmico

3.4.1Descripcindelequipo3.4.2Calibracindeconos3.4.3Mecanismosdecarga3.4.4Ejecucindelaprueba3.4.5Determinacinderesistencias3.4.6Procedimientodeprueba3.4.7Comentar ios

3.5 Sondeodepenetr acinEstndar(SPT)3.5.1 Objetivo3.5.2 Equipo

3.5.2.1 Penetrmetroestndar 3.5.2.2 Equipoauxiliar

3.5.3 Operacindelequipo3.5.4 Resultados3.5.5 Interpretacinder esultados3.5.6 Comentar ios

4.0INTERPRETACIN DERESULTADOS Pag.41

4.1 Introduccin4.1.1Trabajosdecampo

4.2 SondeodeConoElctr ico4.2.1Localizacindelpredio4.2.2 ZonificacinGeotcnica4.2.3Registrosdecampo4.2.4 Resistenciadepuntadelcono4.2.5Construccindegrficasdeqcvs.profundidad4.2.6Estr atigrafapreliminar 4.2.7Histor iadeesfuerzos

4.2.7.1Esfuerzover ticalefectivo4.2.7.2Cargadepreconsolidacin(concono)4.2.7.3Cargadepreconsolidacin(conodmetro)4.2.7.4Per filfinal

4.2.8 Comentar ios

4.3Sondeodecono Mecnico4.3.1 Localizacindelpredio4.3.2 ZonificacinGeotcnica4.3.3 Registrosdecampo4.3.4 Valoresderesistencia

4.3.4.1Clculoderesistenciadepunta,qc4.3.4.2Clculoderesistenciaalafr iccinlateral, fs4.3.4.3ClculodeRelacindefr iccin,Rf

4.3.5 Construccindegrficasder esistenciaqcvs.profundidad4.3.5.1Grficasderesistencia, qcvs.profundidad4.3.5.2Grficasderesistencia, fsvs.profundidad4.3.5.3GrficasdeRfvs.profundidad

4.3.6 Estr atigrafapreliminar 4.3.7 Esfuerzohor izontal4.3.8 Clasificacinpreliminardelsuelo4.3.9 Densidadr elativadellugar 4.3.10 Angulodefr iccin 4.3.11 Histor iadeesfuerzos4.3.12 Sensitividaddearcillas4.3.13 Resistenciaalcor tenodrenada

4.4 SondeodeConoDinmico4.4.1 Localizacindelpredio4.4.2 ZonificacinGeotcnica4.4.3 Registrosdecampo4.4.4 Resistenciadepunta,qd4.4.5 Construccindegrficas, qdvsprofundidad4.4.6 Estr atigrafapreliminar 4.4.7 Per filfinal4.4.8 Comentar ios

4.5 SondeodePenetr acinEstndar 4.5.1Introduccin4.5.2Localizacindelpredio4.5.3 Zonificacin Geotcnica4.5.4Registrosdecampo4.5.5Resistenciaalcor te4.5.6Estr atigrafapreliminar 4.5.7Contenidodeagua4.5.8Densidadr elativadellugar 4.5.9Angulodefr iccin dearcillas4.5.10Resultadosdeinvestigacionesr ecientesdeSPT

5.0 CORRELACIONESPARALOSSONDEOSDEPENETRACINRESPECTOALARESISTENCIAALCORTEYCOMPRESIBILIDAD Pag. 57

5.1 DeconoElctr ico5.1.1 Resistenciaalcor te5.1.2 Esfuerzoverticalefectivo5.1.3 Fenmenodeevolucinderesistencia5.1.4 Coeficientedecompresibilidadvolumtr ica5.1.5 Otrascor relacionesdelainformacinobtenida

5.1.5.1 Contenidodeaguavscono5.1.5.2 Triaxialnodrenadavscono5.1.5.3 Compresinsimplevscono5.1.5.4 Veletaycor tevscono5.1.5.5 Torcmetroypenetrmetromanualesvscono

5.1.6 Comentar ios

5.2 DeconoMecnico5.2.1 Estr atigrafapreliminar 5.2.2 Esfuerzohor izontal5.2.3Clasificacinpreliminardelsuelo5.2.4 Densidadr elativadellugar 5.2.5Angulodefr iccin

5.2.6Histor iadeesfuerzos5.2.7Sensitividaddearcillas5.2.8Resistenciaalcor tenodrenada

5.3 Depenetr acinEstndar 5.3.1 Interpretacinderesultados5.3.2 Resultadosdeinvestigacionesr ecientesdeSPT

6.0 USODELOSSONDEOSDECONOPARADETERMINARCAPACIDADDECARGAYASENTAMIENTOS Pag. 67

6.1 EjemplodeaplicacinNo.1 Clculodecapacidaddecarga yasentamientosenpilotes defr iccin(ConoElctr ico)

6.2 EjemplodeaplicacinNo.2 Clculodecapacidaddecarga yasentamientosenpilotesdepunta(ConoMecnico)

6.3 Ejemplo deaplicacinNo.3 Clculodecapacidaddecarga yasentamientosenpilotesdefr iccin(Cono Elctr ico)

7.0 CONCLUSIONES Pag. 91

8.0 ANEXOS

8.1 ANEXOI:A.S.T.M.D344194StandardMethodfor Deep,QuasiStatic,ConeAndFr ictionConePenetr ationTestsofSoil

9.0REFERENCIAS

USOYAPLICACIONDESONDEOSDEPENETRACINDECONODELACIUDADDEMXICO

1.0INTRODUCCIN

1.1Antecedentes1.2Objetivos1.3Alcance1.4AspectosGeolgicosdelValledeMxico

1.4.1Generalidades1.4.2MarcoGeolgicoGeneral1.4.3MarcoPaleoclimtico1.4.4MarcoVulcanolgico1.4.5EstratigrafaGeneral

a)DepsitosdelLagob)DepsitosdeTransicinc)DepsitosdelasLomas

1.5PrimerosIntentosporDeterminarlaResistenciadelSuelo

1.5.1FueradeMxico1.5.2EnMxico

1.5.2.1MtodosSemiempricos1.5.2.2MtodosTericos

1.5.2.1.1Mtodosyprocedimientosanterioresalcono1.5.2.1.2IntroduccindelconoDinmico1.5.2.1.3IntroduccindelconoMecnico1.5.2.1.4IntroduccindelconoElctrico

1.6AplicacionesRecientes1.6.1Tabla11
http://1-0%20%20introducci%C3%B3n.dochttp://1-1%20antecedentes.dochttp://1-2%20objetivos.dochttp://1-3%20alcance.dochttp://1-4%20antecedentes%20del%20valle%20de%20m%C3%A9xico.dochttp://1-4-1%20generalidades.dochttp://1-4-2%20marco%20geol%C3%B3gico%20general.dochttp://1-4-3%20marco%20paleoclim%C3%A1tico.dochttp://1-4-4%20marco%20vulcanol%C3%B3gico.dochttp://1-4-5%20%20%20%20%20estratigraf%C3%ADa%20general.dochttp://1-4-5%20a)%20dep%C3%B3sitos%20del%20lago.dochttp://1-4-5%20b)%20dep%C3%B3sito%20de%20trancisi%C3%B3n.dochttp://1-4-5%20c)%20dep%C3%B3sitos%20de%20las%20lomas.dochttp://1-5%20primeros%20intentos%20por%20determinar%20la%20resistencia%20del%20suelo.dochttp://1-5-1%20fuera%20de%20m%C3%A9xico.dochttp://1-5-2%20en%20m%C3%A9xico.dochttp://1-5-2-1%20m%C3%A9todos%20semi-emp%C3%ADricos..dochttp://1-5-2-2%20m%C3%A9todos%20te%C3%B3ricos.dochttp://1-5-2-2-1%20m%C3%A9todos%20y%20procedimientos%20anteriores%20al%20cono.dochttp://1-5-2-2-2%20%20%20introducci%C3%B3n%20del%20cono%20din%C3%A1mico.dochttp://1-5-2-2-3%20%20%20introducci%C3%B3n%20del%20cono%20mec%C3%A1nico.dochttp://1-5-2-2-4%20%20%20introducci%C3%B3n%20del%20cono%20el%C3%A9ctrico.dochttp://1-6%20%20aplicaciones%20recientes.dochttp://1-6-1%20tabla%201-1.doc

CAPTULO1 DETERMINCIN DE LA RESISTENCIA DEL SUELO

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1.5 Primerosintentosparadeterminarlaresistenciadelsueloconcono

1.5.1FueradeMxico

La ideade introducir barrasenelsubsueloparadeterminarsuresistenciaesmuyvieja.UnmtodosedesarrollporCollinenFranciaen1846.lusunaagujadeltipoVicatde1mmeneldimetro,soportandounamasade1kg,paraestimarlacohesindearcillasdeconsistenciavariable.

En los tiempos tempranosde lacienciademecnicadesuelos unapruebadelconosedesarroll como el nombre indica, utiliz un cono con un ngulo de la punta de 90,descansasobreunamuestradesuelocohesivoyprogresivamentesevacargadoFig.18.

En1917,LaComisinSuecadeF.F.C.C.estandarizelmtododesondeoelcualesusadoactualmente(Swedishweightsounding). [Sanglerat1972(sec1.24)]

Geonor (Oslo,Noruega) fabric un conode acuerdo a las recomendaciones hechas portheNorwegianGeotechnical Institute.El cono cae libremente en el suelo.Estemtodosimpleyprecisodeterminalaresistenciaalcortenodrenadaylasensitividaddearcillasremoldeadas. [Hansbo,1957)]

ElpenetrmetrodebolsilloDansoSuecoFig.19desarolladoporLaComisinDanesadeF.F.C.Cen1931,hasidousadosatisfactoriamenteparaevaluarlacohesinyparaladeterminacindelapresindecargaadmisible. [(Godskesen,1936,1953)]

Terzaghi (1953) retoma un primer experimento hecho en 1929 en Nueva York paradeterminar la resistencia a la penetracin en arenas con el uso de un penetrmetro decono.El experimento condujo a la determinacin de las caractersticas de depsitos desuelosglaciales,de30mdeespesor,bajounlechorocoso.

Para eliminar los efectos de profundidad, Terzaghi utiliz un mecanismo hidrulicodondelapuntafueuncono, Fig.110.

Almismotiempo,A.S.K.BuismandeThe SoilMechanicsLaboratoryof theTechnicalUniversityatDelft,enHolandaestudilosefectosdeintroduccindeunconoencapasdearenasinelusodeunmecanismohidrulico.

Las primeras pruebas deun penetrmetro esttico fueron hechas en 19321937porP.Barentsenquiendesarrolleldispositivodecamisacnica.

Los primeros sondeos de cono esttico pormedio del cual se evita el contacto entre elsueloylasbarrasdeempujedurantelalecturadepuntafuehechoporBarentsenen1931en Holanda Fig. 111. Este aparato fue diseado para medir la resistencia de punta qcnicamente.[(Barentsen,1936)]
http://fig%201-8%20principio%20de%20operacion%20del%20cpt%20de%20bolsillo.dochttp://fig%201-9%20penetr%C3%B3metro%20dan%C3%A9s%20de%20bolsillo.dochttp://fig%201-10%20principio%20del%20cpt%20de%20terzaghi.dochttp://fig%201-11%20cono%20holand%C3%A9s%20de%20camisa%20protectora.doc

CAPTULO1 PRIMEROS INTENTOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DEL SUELO

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En1946,TheSoilMechanicsLaboratoryenDelft,juntoconelGoudscheMachinefabriekofGouda, fabricunpenetrmetrooperadomanualmentecon unacapacidadde 2,500kg,yen1948,construyunodeigualmododeoperacinperode10,000kgdecapacidad.

En1953,L.Parez(Francia)construyelPenetrmetroestticoSolEssaisqueconsisteenunapuntacnicaconectado juntocon lasbarrasalpistndeunamquinahidrulicaqueproveadeempuje,proporcionando lecturasde resistenciacontinuas.Enesemismoao,Gidroprock (USSR) dise un penetrmetro que consista de barras de 33mm dedimetroyunconoconunngulodelapuntade60de35.6mmdedimetro,yquinutilizdinammetrosparamedirlaresistenciadepunta.

PenetrmetroselctricosfueronideadospordiversosInstitutosenHolandaaprincipiosde1948Fig112.En1964,FugroConsultingFoundationEngineers(Holanda),iniciaelusocomercial del penetrmetro elctrico. Este aparato meda nicamente la resistencia depunta qc,queoperabaconunaceldadecargaqueprovistadeciertonmerode straingagesmeda el esfuerzo axial. Lamxima carga fue de5000kg. Posteriormente, se leaadeunafundaparamedirlafriccinlateralconunreade150cm2Fig113.

En1969,Begemanadicionaunafundadefriccinalpenetrmetromecnicoconelcualproporcionabalamedicindelafriccinlateralfs directamentealigualquelaresistenciadepunta Fig114.

En1966,elCEBTP(CentreExperimentalduBatimentetdesTravauxPublics)enParisdesarroll un penetrmetro esttico elctrico Fig 115. En 1968, un penetrmetro fuedesarrolladoenAustraliaconelcualsemedianambaslecturas,laresistenciadepuntaylaresistenciaalafriccinenlafunda.Esteconotuvounaseccintransversalde6in2(38.71cm2)yunngulodelapuntade60.

En 1969, el L.P.C. ( Laboratoire des Ponts et Chaussees, en Francia) desarroll unpenetrmetroelctrico(Jezequel,1969)similaraltipoFugroFig116.Laintroduccindela medicin de presin de poro en la punta de un penetrmetro elctrico comenz en1975.Estepasosignificelusoeinterpretacindedatosdeunpenetrmetroelctrico.

En1975,laASTMpublicalaprimernormatentativaparalossondeosCPTdetipocuasiesttico, Punta y PuntaFriccin de suelos (ASTM D 3441 75T). Esta Misma fuerevisadaypublicadaen1979(ASTMD344179),en1986(ASTMD344186)yen1994 (ASTM D 3441 94). En 1988, la ISSMFE (International Society for SoilMechanics and Foundation Engineering) propone una Norma al respecto (ISSMFE,1988). (Ref.34)

Por importantes estudios de sondeos de cono hechos enHolanda y Blgica, el uso delpenetrmetro en Europa fue recibido satisfactoriamente posterior a la SecondInternationalCongressofSoilMechanics,Rotterdam,1948.EnFrancia(1949),elDr.J.Kerisel, que preceda como Director of Works of the Reconstruction Ministry,proporcionafinanciamientoparaeldesarrollodelconoAndina.
http://fig%201-12%20%20%20cono%20el%C3%A9ctrico%20tipo%20fugro%20(%20qc%20).dochttp://fig%201-13%20%20%20cono%20el%C3%A9ctrico%20tipo%20fugro%20(%20qc%20+%20fs%20).dochttp://fig%201-14%20%20%20cono%20holand%C3%A9s%20tipo%20begemann%20%20(%20qc%20+%20fs%20).dochttp://fig%201-15%20%20penetr%C3%B3metro%20el%C3%A9ctrico%20tipo%20c%20e%20b%20t%20p.dochttp://fig%201-16%20%20penetr%C3%B3metro%20el%C3%A9ctrico%20tipo%20l%20c%20p%20c.doc

CAPTULO1INTRODUCCIN

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Las caractersticas de los diferentes penetrmetros estticos permiten evaluarcorrectamentelosdiagramasdepenetracin.Lainformacinvaraconeltipodeaparatousadoacausadelaformadeoperacindeunoaotroequipo. [Sanglerat1972]

1.5.2EnMxico

1.5.2.1MtodosSemiempricos

.....Mxico,particularmenteensucapital,esunlugaridealparaestudiarMecnicadeSuelos.

...Lanaturalezadelsubsueloennuestracapitalhasidocausadedoloresdecabezadelos ingenieros y constructores de todos los tiempos. Desde los Aztecas hubo fracasosdebidoalabajaresistenciadelsubsuelodelaCiudaddeMxico losespaolestuvierongrandesdificultadesparaconstruirlosmonumentoscolonialesquenoslegaron.Perosilosingenierosdelospueblosmsadelantadosdelmundonoseocuparoncientficamentedelos suelos hasta hace 50 aos (dcada de los 20 30s aprox.), los mexicanos no lohicimoshastahace25.... [ Dr. Nabr Carrillo. Prefacio, Mecnica de Suelos, Tomo I, JurezBadillo RicoRodrguez,p.p.13 20]

Adems de mencionar la problemtica constructiva, es necesario mencionar cmo seconsiderabanlascaractersticasderesistenciaenlacapasuperficialdelterreno,sintomaren cuenta el comportamiento del subsuelo. El valle de Mxico por su formacingeolgica,climticayvulcanolgicatieneunacomposicincomplejadelsubsuelo,deahlaimportanciadeconocersucomportamiento.

EnlosltimosaosdelsigloXIXyenlosprimerosdelsigloXX,enlaEscuelaNacionalde Ingeniera (U. N. A. M.), como principal escuela de nivel superior en el pas seenseaban mtodos rudimentarios para determinar la resistencia del suelo, como elsistemadelamesa,elmtododelbarretn,ademsdelusodelafatigaderesistenciadelterreno,enloscuales nohaba fundamentotericoynohaba informacinnireferenciaalguna de las propiedades de los mantos profundos del subsuelo delValle deMxico.Cuandocomienza laexploracindel subsuelode laciudad, fueabriendoelpanorama ypocoapocosecomenzazonificarelValleconlosestudiosdeMarsalyMazariRef.3,ZeevaertRef.2yMooserRef.1.

1.5.2.2MtodosTericos

1.5.2.2.1 Mtodosyprocedimientosanterioresalcono

Mtodosdeexploracinsimilaresalosactualesdepenetracinestndar,SPT,ydepenetracin con cono, CPT, ya se utilizaban en la dcada de los treintas y sehaban generado procedimientos de diseo basados en correlaciones empricasadicionndose ms tarde la prueba de veleta y / o torcmetro. Estos y otrosmtodosseimplementaronalpasaosmstardeyqueconeltiemposehanidoperfeccionando y estandarizando. El cono fue introducido con temor y sinexperiencia sin llegar en los primeros intentos a considerarse como una


11

herramientams en la exploracin de los suelos.Como se verms adelante laintroduccindeestaherramientafuepaulatinamentelenta. [Laddetal(1977)]

1.5.2.2.2 IntroduccindelconoDinmico

Estaherramienta lausprofusamenteEnriqueTamezenexploracionesdehaceunos25aos (1964aprox.),peroapesardesuutilidadseabandony fuehasta1973,en laexploracindeSICARTSA,quese intentemplearelconodinmicoSermes fue tan limitadoelesfuerzoqueno llegademostrar susposibilidades.Posteriormenteen1976,seutilizunconodinmicoparajuzgarlaefectividaddela compactacin dinmica de la Presa Peitas y ms recientemente se haempleadoparaexplorarlascalcarenitasblandasdeCancn,ascomolacapaduraydepsitosprofundosdelValledeMxico. [El cono en la exploracin geotcnica.EnriqueSantoyo,Etal.,tgcgeotecnia,1989,p.p125]

1.5.2.2.3 IntroduccindelconoMecnico

ElprimerconoestticomecnicoqueoperenMxicolotrajoRobertoAvelar[Avelar,R., (1983y1987)ComunicacinpersonalconEnriqueS.]seutilizen1962paracontrolardostrabajosdecompactacindearenasconlatcnicadevibroflotacin:enunalmacnenlaciudaddeVeracruzyenlasinstalacionesdelPuertoPesquerode Alvarado sobre todo en el segundo proyecto demostr su vala comoherramienta de exploracin y control [Tamez, E., (1985) Comunicacin personal conEnriqueSantoyo].Apesardeestosxitosydeladisponibilidaddelequipo,noselevolviautilizarsinohasta1967,enqueRomeoEnrquezhizounsondeodeconoen el Palacio de los Deportes de la Ciudad de Mxico [Enriquez, R., (1985)Comunicacin personal con Enrique Santoyo], posteriormente en 1974, Solum intentoperar estemismoequipopara la exploracinde losaluvionesdel deltadelRoBalsas en la Siderrgica SICARTSA. Evidentemente estas aplicaciones fueroninsuficientesparaacumularexperienciasen laaplicacindelconomecnicoporellonodemostrsuutilidadynoconsolidunlugarconfiableennuestromedio.

[Elconoenlaexploracingeotcnica.EnriqueSantoyo,Etal.,tgcgeotecnia,1989,p.p125]

1.5.2.2.4 IntroduccindelconoElctrico

La primer oportunidad para iniciar esta tcnica, se present en el ProyectoTexcoco en 1967, se pens desarrollar un cono elctrico para explorar coneficiencia una vasta zona del Lago de Texcoco se dise uno quedesafortunadamente no lleg a fabricarse (Ref. 18), porque en ese entonces seconsider ms confiable realizar ese trabajo con veleta. En 1979 se volvi apresentar la oportunidadde desarrollarlo, esta vezpara complementar el estudiogeotcnicodelaPresaTameslaSecretaradeAgriculturayRecursosHidrulicospatrocinalInstitutodeIngenieralaconstruccindeunconoelctricosimilaraldiseadoporDeRuiter(Ref.19y20)coneseprimeraparatoseexplorelsitiode la presa y se utiliz en una breve campaa de sondeos para el InterceptorCentraldelSistemadeDrenajedelaCiudaddeMxico.Estesegundotrabajohizo

CAPTULO1INTRODUCCIN

12

evidentesupotencialidadcomounanotableherramientadeexploracingeotcnica(Ref.21y22)yfuegraciasalimpulsoqueledioCOVITURenlosEstudiosdelasLneas8y9delMetrodelaCiudaddeMxicoquehaganadoellugarquetienela experienciaacumuladaenesosproyectos formapartedelManualdeEstudiosGeotcnicosdeCOVITUR.Ref.M7

[Elconoenlaexploracingeotcnica.EnriqueSantoyo,Etal.,tgcgeotecnia,1989,p.p125]

1.6AplicacionesrecientesdelCPT

El desarrollo de los CPT ha llegado hasta dar una gran variedad de dispositivosadicionados al cono paramedir directamente parmetros del suelo durante el sondeo yconocer las distintas condiciones a las que esta sujeto y predecir ms certeramente suposiblecomportamiento.SereproduceacontinuacinlaTabla11delareferencia34conlasvariantesrecienteshasta1990delosCPT.

Tabla11Dispositivosadicionalesdelcono. (Ref.34)

1 Estandar CPT (Resistencia de punta yresistenciaalafriccin)

Midelaresistenciadelsueloalapenetracinmecnica.Un inclinmetro puede ser incluido para asegurar laverticalidaddelequipo.

2 Piezocono (Se adiciona dispositivossensoresdepresindeporo)

Mide la presin de poro del suelo a la penetracinmecnica, puede ser usado para obtener adems unaindicacindepermeabilidad

3 Cono medidor de Resistividad CPT ( Seadicionaunmedidordecampoelctrico)

Mide la resistencia elctrica del suelo alrededor de lapuntadelconoproporcionaelgradodesaturacinyeltipo de electrolito , detecta la contaminacin delmismo a causa del agua residual ya que cambia deresistividad

4 TermoConoCPT(Seadicionantermistores) Mide la respuesta trmica del suelo a la penetracinmecnica puede ser usado para determinar latemperaturadelsueloalrededordelcono

5 SismoConoCPT(Seadicionaungefono) Mide la respuesta del suelo a la excitacin ssmicasuperficial. Las pruebas Down Hole y Cross Holepuedenserrealizados.

6 ConoNuclerCPT(Seadicionaunapequeafuentenuclear)

Mide la respuesta a un bajo nivel de radiacin ladensidadycontenidodehumedaddelsuelo(Tjeltaetal.,1985)

7 Cono Presurimetro CPT (Se adiciona unpresurimetro)

Mide la respuesta radial del suelo a la expansin ocontraccindela celda.

8 Cono Muestreador de fluidos CPT ( Seadicionaunlisimetro)

Permite el muestreo selectivo o continuo de gases olquidos(Torstensson,1984)

9 Cono medidor de Conductividad de calorCPT

Midelaspropiedadestrmicasdelsuelo

10 ConomedidordeEsfuerzoLateralCPT(Seadicionaunaceldadepresinlateral)

Midelapresinlateraldelsueloenlafundadelcono

11 ConoAcsticoCPT(Mitchel,1988)12 Cono Detector de Iones CPT (Robertson,

1990)13 ConoVibratorioCPT Secrea laposibilidaddeevaluar la susceptibilidadde

depsitos cohesivos a la liquefaccin (Sasaki et al,1984Bruzzi,1987)
http://1-6-1%20tabla%201-1.doc


13

CAPTULO1 INTRODUCCIN

1

USO Y APLICACION DE SONDEOS DE PENETRACIN DE CONO ENCIMENTACIONESDELACIUDADDEMXICO

1.0 INTRODUCCIN

1.1 Antecedentes

El estudio de las propiedades de los suelos insitu tiene una larga historia dentro delmarcodelaingenieradecimentaciones,dadoqueantesdeldesarrollodelamecnicadesuelosyasehacanpruebasdecargadediversostipos.Mtodosdeexploracinsimilaresa los actuales de penetracin estndar, SPT, y de penetracin con cono, CPT, ya seutilizaban en la dcada de los treintas y se haban generado procedimientos de diseobasadosencorrelacionesempricas.EnladcadadeloscuarentassedesarrollenSuecialapruebadeveletapara"medir"laresistenciadelossuelosinsitu.Elintersporevaluarestos procedimientos de exploracin y de otros ms recientes, como el uso delpresimetro,haaumentadoconsiderablementeenlosltimosaos[Laddetal(1977)].

ElpenetrmetroestticooconoholandssedesarrollenladcadadelostreintasenlosPasesBajosconelfindeestudiarexhaustivamentelossuelosblandosqueahabundanysobre los que habra de construirse la red carretera holandesa actual. Paralelamenteempez a estudiarse la posibilidad de determinar la profundidad de desplante de lascimentacionespiloteadasconbaseenlosregistrosderesistenciaalapenetracindeconolasprofundidadesdedesplanteylacapacidaddecargaenlapuntasedeterminanconbaseen los resultados de los sondeos de exploracin y a travs de las relacionessemiempricasderivadasdelateoradeTerzaghi1.

1.2 Objetivos

Debido a la gran expansin que tuvo desde las primeras aplicaciones la tcnica desondeoHolands,enEuropainicialmenteydespusenelrestodepasesqueloutilizanen Amrica y Asia en las ltimas dcadas del sigloXX en laCiudad de Mxico seconsider necesaria la utilizacin de esta herramienta, ya que por la constitucin delsubsuelobajoellapermiteemplearsondeosdeestetipo.

El propsito fundamental de este trabajo es la recopilacin de informacin tcnicapublicada sobre losmtodosdeexploracincon conoyprincipalmente laaplicacineningeniera de cimentaciones, de los resultados de exploracin a travs de correlacionesparalaCiudaddeMxico.

1.3 Alcance

Enlaprimerapartedeestetrabajosecomentan AspectosGeolgicosy GeotcnicosdelValledeMxico,ydelaestratigrafageneralquedeahsederiva,paraascomprenderel

1ExploracinconconoelctricoenlaCiudaddeMxico,LuisEnriqueMontasCartaxo, TsisMaestraenIngeniera,U.N.A.M.Agosto1983.


2

usodelasherramientasdeexploracindeconoenlaZonadelLagoydeTransicinenlaCiudaddeMxico.

SehacemencinademsdelosprimerosintentospordeterminarlaresistenciadelsuelodentroyfueradeMxico.

Enel segundocaptulodeeste trabajo sepresenta la interpretacindel idioma inglsalespaolde laNormaA.S.T.M.D344194 que rige elMtododePenetracin deConoTipo CuasiEsttico Punta y PuntaFriccin, en el cual se dan las definiciones, uso ysignificadoascomoelprocedimiento,precauciones,tcnicasespecialesylainformacinquedebellevarelreportedeexploracindecampo.

En el siguiente captulo se describen el equipo, mecanismo de carga, la manera derealizarlaprueba,ladeterminacinderesistenciasascomolosresultadosycomentariosde losdiferentesmtodosdepenetracin conconoElctrico,Mecnico,Dinmico ydePenetracinEstndar.

En el cuarto captulo se hacen los comentarios necesarios para la interpretacin deresultadosde sondeosdepenetracinconconorealizadosenlaciudaddeMxico.

Elquintocaptulopresenta lascorrelacionesycriterios paradeterminar laresistenciaalcorte y compresibilidad a partir de sondeos de cono usados en ingeniera decimentaciones,y enelcaptulo seis sepresentan ejemplosdeaplicacinenestructurascomoson:determinacindecapacidaddecargaenpilotesdefriccin,pilotesdepuntayasentamientodegruposdepilotesdefriccin,enarcillas.

Finalmente,sellegaenelcaptulosietealasconclusionesderivadasdeestetrabajo.

SeincluyeademselAnexoA,queproporcionaunacopiadelaNormaA.S.T.M.D344194,delvolumenoriginal.

1.4 AspectosGeolgicosdelValledeMxico

1.4.1 Generalidades

Para comprender la naturaleza geolgica de los depsitos sobre los que se edifica laCiudad deMxico, es necesario considerar los siguientes tres marcos de referencia: elgeolgicogeneral,elpaleoclimticoyelvulcanolgico.

[Manual deExploracinGeotcnica, SecretaraGeneral deObras delDepartamento delDistritoFederal,Mx.,Nov.1988,pp.1133]

1.4.2 MarcoGeolgicoGeneral

LacuencadeMxicoasemejaunaenormepresaazolvada:lacortina,situadaenelsurestrepresentadaporlosbasaltosdelasierradelChichinautzin,mientrasquelosrellenosdelvasoestnconstituidosensupartesuperiorporarcillaslacustresyensuparteinferiorporclsticosderivadosdelaaccinderos,arroyos,glaciaresyvolcanesFig.11.Elconjunto
http://fig%201-1%20esquema%20geol%C3%B3gico%20general%20del%20%20valle%20de%20mex.doc

CAPTULO1 ASPECTOS GEOLGICOS DELVALLEDEMXICO

3

de rellenos contiene adems capas de cenizas y estratos de pmez producto de laserupciones volcnicas. Tambin se reconocen en el citado relleno numerosos suelos,productodelameteorizacindelosdepsitosvolcnicos,fluviales,aluvialesyglaciales.

Sobre este complejo relleno ha crecido la Ciudad de Mxico. Desde la fundacin deTenochtitln, har 600 aos, los pobladores del lugar han tenido que enfrentarse a lascaractersticas difciles del relleno central hacia la mitad de este siglo, sus edificios yobrasse fuerondesplantandosobre losrellenoscorrespondientesalbordedelaplanicie,compuestosdesedimentostransicionales Fig.12yFig.13,yenloquevadelasegundamitaddelacenturia,laurbesehaextendidoanms,rebasandoloslmitesdelaplaniciey subiendo a los extensos flancos occidentales de la cuenca, espacio cubierto por losabanicosvolcnicosdelasierradelasCruces,conocidocomoLasLomas.Susdepsitosclsticos difieren en mucho de los depsitos arcillosos superficiales del centro de lacuenca.

[Manualdeexploracingeotcnica,SecretaraGeneraldeobrasdeldepartamentodelD.F.,Mxico1988.pp1133]

1.4.3 MarcoPaleoclimtico

ElclimauniformementeclidoyamenudodesrticodelPlioceno,en las latitudesde laMesetaCentralMexicana,cediaclimascambiantesyextremososdelPleistoceno.

La cuenca de Mxico, desde su cierre en el sur por los basaltos de la sierra delChichinautzin,hapasadopordosperodosdeglaciacin,elIllinoisyelWisconsinydosinterglaciales,el Yanmouthyel Sangamon,talcomosedescribeenlaFig.14.

Investigaciones recientes [Mooser F. Estudio Geolgico del Valle de Mxico(1985), Trabajo nopublicado]hanpermitidocomprobarenelespaciodeLasLomas,depsitosformadosporglaciares pertenecientes al Illinois. Debajo de las arenas azules de Santa Fe,especialmente en la mina Totolapa, se descubrieron restos de depsitos morrnicos,ademsdesuperficiespulidasenrocaatribuiblesalaaccinglacial,enpequeosdomosformadosenelPleistocenoMedio.Estosindiciosdeglaciacinsonanterioresa170000aos(IllinoisInferior).Anms,arribadelasmismasarenasazuleshayotrasmorrenasmsjvenesqueseasignanalavancedel IllinoisSuperior.

Lasprofundasbarrancasde laMagdalena,deSantaRosayde laCaada,caracterizadasporsuseccinclsicaenU,sehanpodidoidentificarcomoproductosdeerosinglacial.Representan estas tres barrancas avances del Illinois Tardio, pues sus depsitosmorrnicos y lospulimentos yestrasen susparedesaparecencubiertos localmenteporsuelosrojizosarcillosos,atribuidosal TercerInterglacial oseael Sangamon.

Hayquesealarquetodaslasmanifestacionesglacialesdescritassobreyacenasecuenciasde suelos rojos del tipo Interglacialo sea elYarmouth.Este horizonte indicador paleoclimtico define los fenmenos de origen glacial como pertenecientes a la TerceraGlaciacin.
http://fig%201-2%20esq%20geol%20gral%20de%20transici%C3%B3n%20lomas%20planicie%20de%20un%20delta%20aluvial.dochttp://fig%201-3%20esq%20geol%20gral%20de%20transici%C3%B3n%20lomas%20planicie%20fuera%20de%20un%20delta%20aluvial.dochttp://fig%201-4%20periodos%20glaciales%20e%20interglaciales.doc


4

Uno de los productos tpicos acompaado de la existencia de glaciares son los sueloselicos. Las llamadas brisas del valle y montaa que se desarrollan hoy en da en lacuenca, deben haberse acentuado extraordinariamente durante los climas glaciales,transformndose en vendavales. Es casi seguro que estos fuertes vientos acarreabanimportantes volmenes de partculas finas de polvo volcnico alterado al Valle. Alprecipitarse este polvo llamado loess en el Lago, se hidrataba fcilmente creando lasconocidasarcillaslacustresdelvalleconestemecanismoseinterpretahoyquelasarcillassonproductoprincipaldelaalteracinfsicoquimicadeloessglacial.


1.4.4 MarcoVulcanolgico

Todomaterialcontenidoen losdepsitosde lacuencadelValledeMxicoesdirectaoindirectamentedeorigenvolcnico.

Deorigenvolcnicodirectoson,porejemplo,laslavasdelosdomospliocnicosdelcerrodeChapultepecydelcerrodelTepeyac.Loson tambin las lavas, brechas, tezontles ycenizasdelPendelMarqus,ascomolasdelasierradeSantaCatarina,consuhileradeconosescoreceosjuvenilesrodeadosdelavasylascoladasrecientesdelPedregaldeSanAngeloriginadasenelXitley elcerroSanMiguel,alSWdelaCiudaddeMxico.

Ascomoseprodujeronflujospiroclsticosylaharescalienteshubotambinocasionesenlasqueenelcursode laactividadvolcnicaresultaron lahares fros(corrientesde lodo)arrastrandoextraordinarios bloquesde roca ,enunamatriz arenolodosa.Efectivamente,superpuestoalosdepsitosdemorrenasenTacubayayTarango,sereconoceunpotentelaharciclpeoquedebehaberdescendidodelaregindeCuajimalpaafinalesdelavanceglaciardel IllinoisInferiorantesdelaerupcindelasarenasazules.

Enel renglndedepsitosvolcnicos indirectossedebenmencionar lasacumulacionesdepolvoelico.Lasregionesvolcnicasdeporsabundanendetritosfinosderivadosdecenizas volcnicas. El viento levanta este polvo y lo transporta a veces a grandesdistancias si el viento los deposita en laderas durante perodos de clima fro, setransformaensuelos inmadurosqueconel transcursodel tiemposeconviertenentobasamarillasquetanto,abundanenlasLomas.Sinembargo,sisedepositanenunlago,comoenelantiguovasodeTexcoco,suspartculassehidratantransformndoseenarcillas.Por,otra parte, si se asientan durante un interglacial, o sea cuando impera, un climarelativamente caliente, se producen suelos con coloides debido a la actividad fitolgicams intensa estos suelos con el tiempo se transforman en tobas rojizas arcillosas. Lossuelos rojos, ricos en coloides, son caractersticos del Sangamon, abundan porCuajimalpa.

Relacionados con los periodos glaciales, especialmente al final de ellos, estn losdeshielos, por los cuales crecieron arroyos y ros caudalosos. Los deshielos generaronpotentesdepsitosfluvialesquesereconocenhoyennumerosospuntosdeLasLomas,ascomoalpideellasen latransicina laplaniciecentral, formndoseabanicosaluvio fluviales(Deltas).


5


1.4.5 EstratigrafaGeneral.

a) DepsitosdelLago

Los depsitos de la planicie del Valle de Mxico son los que comnmente seconocencomodepsitosdel Lago.Hayquesealar,queellosolamenteesvlidoycorrecto para ciertos tiempos geolgicos con condiciones climticas quepropiciabanlaexistenciadeunLago.Enlacuencacerradapodaexistirunlagocuandolaslluviassuperabanalaevapotranspiracin,elquedesaparecacuandostasuperabaa las lluvias. Obviamente,el factorquedominabadichoequilibrioera la temperatura ambiental: si el clima se enfriaba, se formaba un lago si secalentaba,ellagodisminuayhastadesapareca.

Como consecuencia de lo anterior, se presentaron transgresiones y regresioneslacustres. El resultado prctico de esta alternancia fue la depositacin dearcillas o formacin de suelos. El lago subsista durante las pocas de calor(sequa)enlaspartescentralesdelacuenca,continuandoaquelladepositacindearcillas lacustresenlaspartesmarginales(transicin)ocurra locontrario,dondeentrearcillaslacustresseitercalabanfrecuentementesuelosdepradera.

Teniendo en mente los conceptos geolgicos, litolgicos y de temperaturaexpuestos, es relativamente sencillo interpretar la secuencia de los llamadosdepsitoslacustres,alaluzdeloscambiosclimticosdelltimomediomillndeaos.Enese lapso,quecorrespondealPleistocenoSuperior, sehandesarrolladoen el Hemisferio Norte dos glaciaciones (clima fro) con tres perodosinterglaciales (climamoderadoacaliente).Elclimade lacuencadeMxicohasidounafuncindirectadedichoscambios,raznporlacualsepuedereconoceren la secuencia estratigrfica de los depsitos del lago las grandes variacionesclimticas. Esta circunstancia, combinada con un anlisis minucioso de laserupcionesvolcnicas,delascualeshasidoposiblefecharalgunas,hallevadoa una geologa climtica de los depsitos del lago. Adems se ha logradoestablecer una correlacin estratigrfica de dichos depsitos con las secuenciasvolcnicasdelasLomasalponientedelaciudad.

[MooserF.EstudioGeolgicodelValledeMxico(1985)].

Zeevaertpresenten1953laprimerainterpretacindelasecuenciaestratigrficade los depsitos lacustres. Mooser (1985), ha adicionado informacin reciente,fundamentalmente sobre la interpretacin de edades geolgicas y lascorrelaciones estratigrficas establecidas entre las Lomas y la planicie en estainterpretacin estratigrfica de la planicie ya no se habla de formacionesTacubaya,Becerray Tarango,yaqueestasunidadeslitolgicas,conexcepcindelaTarango,noseprolongandelasLomasalrellenolacustrealuvial.


6

[Zeevaert L. (1953) Outline of the stratigraphical and mecanical characteristics of theunconsolidatedsedimentarydepositsinthebasinofthevalleyofMxico.IVCongressINQUIA,Roma.].

En la Fig. 15 se presenta en forma sinttica la interpretacin de la estratigrafapropuestaporMooser.Ntesequelaserupcionesdearenasazules,ocurridashace170000aos,representanloqueantessedefinacomoFormacinTarango.

[ZeevaertL.(1953)]

b) DepsitosdeTransicin.

Los depsitos lacustres del centro de la cuenca van cambiando amedidaque seacercanalpiedeLasLomas loqueocurreesqueentrelasarcillas lacustresvanintercalndose capas de suelos limosos, cuerposde arenas fluviales y, en ciertoscasos,en ladesembocaduradearroyosyros, importantesdepsitosdegravasy,boleos. Obviamente, las aportaciones fluviales de Las Lomas al gran vaso desedimentacin, que es la planicie, se depositan especialmente en el quiebremorfolgicoLomasPlanicieFig.16.

El lago central nunca fue profundo, de ah que los arroyos que bajaban por lasbarrancasydesembocabanenlaplanicienolograronformardeltasextensosqueseintrodujeranmuchoadicholago.Losclsticosfluvialesy aluvialesseacumulabanconsecuentemente en el quiebre morfolgico y se interestratificaban localmenteconlaseriearcillosalacustreinferiorlasaportacionesdelosglaciaresquebajaronenlIllinoisInferiorhastaRoHondo,Virreyes,Tacubaya,BarrancadelmuertoySanAngeldepositandomorrenascon fuertesvolmenesdeclsticosyboleos,lograron formar acumulaciones aluviales extensas que parten del pie de LasLomasyseadentranenlaplaniciealuvial.

En la Fig. 16 se reproduce este hecho en el corte geolgico, que muestra laestratigrafadelazonadeTransicin.

[Manual de exploracin geotcnica, Secretara General de obras del departamento delD.F.,Mxico1988,pp.1133].

c) DepsitosdeLasLomas

En la secuencia estratigrfica de Las Lomas se identifican cuatro fenmenosgeolgicos:

Laerosinsubsecuentedeestosdepsitos,formndoseprofundasbarrancas.

Eldepsitoenlasbarrancasdemorrenas,y Elrellenoparcialdeesasbarrancasconlosproductosclsticosdenuevaserupciones(flujospiroclsticosrosasyazules).

Lasanterioresunidadesquedanseparadasunasdeotrasporsuelosrojos,amarillosocafs,segnelclimaquerigidespusdesuemplazamiento.EnlaFig.17se
http://fig%201-5%20estrat%20de%20la%20planicie%20lacustre%20cd%20de%20mex.dochttp://fig%201-6%20estrat%20de%20la%20zona%20de%20transici%C3%B3n.dochttp://fig%201-6%20estrat%20de%20la%20zona%20de%20transici%C3%B3n.dochttp://fig%201-7%20estrat%20de%20las%20lomas.doc


7

muestra una estratigrafa, que se extiende sobre un lapso que cubre el ltimomediomillndeaos.

[Manual de exploracin geotcnica, Secretara General de obras del departamento del D.F.,Mxico1988,pp.1133].

Fig.21 EjemplodeunpenetrmetromecnicoHolandsdecamisaprotectora enposicincerradayextendida.Ref.N2

Fig.22Ejemplodeunpenetrmetromecnicodefr iccintipoBegemann, Ref.N2

Fig.23Penetrmetroelctr icotipoFugro,Ref.N2

Fig.24Penetrmetroelctr icodefr iccintipoFugro,Ref.N2

Fig.25Grfica decambiosdepresindeunaceldadecargahidrulicadurante unejemplodeextensindeunpenetrmetromecnicodefr iccin.Ref.N2

Fig.32Diagramadeinstrumentacinycaracter sticasdelasceldasdelconoelctr ico,Ref.4

Fig.31Cor tetr ansver saldeunpenetrmetroelctr ico,Ref.4.

Fig.33Calibracindelasceldassensibles,Ref.4

Fig.34Per foradorademecanismodecargaaxial,Ref.4.

Fig.35Per foradorademecanismodecargaaxial,Ref.4.

Fig.36Grficadepenetr acinestticoconconomecnico.Ref.4.

Fig.37Comparacindesondeosdeconoelctr icoy lapenetr acinestndar,Ref.4.

Fig.38Variacindelar esistenciadepuntaconlaprofundidad,sondeodeconoelctr ico,Ref.4

Fig.39PuntaDelfconcamisaprotectora.Ref.4.

Fig.310PuntaBegemann,Ref.4.

Fig.311PenetrmetroDelfconpuntacnicaprotegida,Ref.4.

Fig.312Conomecnicoconfundadefr iccintipoBegemann,Ref.26.

Fig.313Grficaderesistenciadepuntavsprofundidadconconomecnicoensuelosblandos,Ref.4.

Fig.315Penetrmetroestndar ,Ref.M8

Fig.316 Penetrmetroestndar ,Ref.M8

Fig.317 PruebadePenetr acinEstndar ,Ref.M8

Fig.318Mar tinetedesegur idad,Ref.M8

Fig.319 Registrodecampo,Ref.M8

Fig.322 SondeodePenetr acinEstndar , ZonadeTrancisinInterestr atificada,Ref.M8

Fig.323 Cor relacinentreN,quylaconsistenciarelativa,Ref.M8

Fig.320 SondeodePenetr acinEstndar,ZonadeLago,Ref.M8

Fig.321 SondeodePenetr acinEstndar , ZonadeTrancisinAbrupta,Ref.M8

CAPTULO 3 CONOMECNICO

29

3.3SondeodeconoMecnico

3.3.1 Descripcindelequipo

Generalidades. Los conos mecnicos requieren de dos juegos de tuberas concntricas,unasbarras interioresde1.5cmyotrasbarrashuecasexterioresde 3.6cm,queseaccionanconunsistemadegatoshidrulicosinstaladosenunamquinasemejanteaunaperforadoradesuelosconvencional,Fig.35.Lasbarrasmiden1mdelongitudysevanacoplando a medida que avanza el cono. Este se hinca generalmente a razn de 12cm/seg.Lascargasaplicadasalconoya la funda (enelcasoBegemann) semidenconceldas hidrulicas de carga y manmetros de Bourdon instalados en la lnea dealimentacindelosgatoshidrulicos.

[MontazCartaxo,LuisE.,(1983)]

Puntadepenetracin.Lapuntadelconopuedeserdedostipos:

a)laDelft,quenicamentepermitedeterminarlaresistenciadepunta,yb)laBegemannquesirveparadeterminarlasresistenciasdepuntay

punta+ friccin(Ref.13,27y28).

a) PuntaDelft.EnlaFig.39semuestraestapunta,queconstade,uncono(1)de3.6cmdedimetro(10.0cm2derea),montadoenelextremo inferiordeuna fundadeslizante(2)de9.9cmdelongitud,cuyaformacnicalohacepocosensiblealafriccin del suelo confinante el cono penetra gracias a la fuerza axial que letransmiteelvstago(3)roscadoalconoyprotegidoporelcopleprotector(4).

b) PuntaBegemann.Diseadaparamedir lasresistenciasdepuntayfriccinFig.310).consistedelcono(1)de3.57cmdedimetro(10.0cm2derea),montadoenunapiezacilndricadeslizante(2)de11.1cmdelongitudy3.25cmdedimetro,su forma la hacepocosensiblea la friccinconelsueloconfinante losigue lafundadefriccin(3),de13.3cmdelongitudy3.6cmdedimetro(150.4cm2derea),estafundatambinesunapiezadeslizante.Elvstago(4)estenroscadoalconoytieneunaampliacinparajalaralafundadefriccinfinalmente,elcopleconector(5).

[SantoyoEtal(1989)]

3.3.2 Calibracindelequipo

Paraestapruebaserevisalaoperacindelosdosmanmetrosdelsistemahidrulicoysecalibra el conjunto celdagatos en una prensa calibrada de carga queda siempre laincertidumbredelafriccinquesepuededesarrollarentrelatuberadeaceroylasbarrascentrales.Porello,ensuelosblandossesueleaumentaralapresinmedidalapresinqueinduceelpesodelasbarrasinterioressinembargo,estacorreccinesmuypocoprecisa.

[SantoyoEtal(1989)]
http://fig%203-5.dochttp://fig%203-9.dochttp://fig%203-10.doc

CAPTULO 3 DIFERENTESMTODOS DE PENETRACIN USADOS EN LA CIUDAD DEMEXICO

30

3.3.3 Mecanismodecarga

Para la operacin de este cono es indispensable contar con un equipo cmo el que semuestraenlaFig.34,setratadeunmecanismohidrulicoconcapacidadde10,000kgcuyoselementosprincipalesson:1)elsistemadecargaaxialde1mdecarrera,igualquelalongituddelasbarras,quegeneracargamedianteunabombahidrulica,2)lapiezadecerrojo, que puede aplicar carga selectivamente a la columna de barras centrales, a lasbarrashuecasosimultneamenteaambas,3)losmanmetrosdealtaybajapresin,quedeterminanlapresindelaceldahidrulicahermticaenlaqueseapoyaeldispositivodecerrojo,4)el sistemadeanclaje, resueltomediantecuatrobarrashelicoidales,quesehincanenelsueloarotacin.

[SantoyoEtal(1989)]

3.3.4 Ejecucindelaprueba

ElconoDelftseoperadelasiguientemanera,Fig. 311:Elconoavanza8cm enelsuelopor medio de las barras interiores y se registra la fuerza requerida para ese intervalodespussehaceavanzar20cmlasbarrasexterioresyenlosltimos12cmelconoylasbarras penetran juntos.El procedimiento se repite continuamente, de talmanera que seobtienenmedicionesderesistenciaacada20cm.

ElmtododeoperacindeunconoBegemanneselsiguiente, Fig. 312:

1)Lasbarrasexterioressemantienenestacionarias.Sehincanlasinteriores4cmyseobtieneunamedicindelaresistencia,depunta,qc.

2) Se hace avanzar 4 cmms las barras interiores, acoplndose el cono con lafundade friccineneste intervalo,demaneraqueelconoy la fundasemuevenconjuntamente.Seregistralaresistenciaofrecidaporelsuelo,quecorrespondealasumadeladepunta,qc,msladefriccin,fs.

3)Seempujan lasbarrasexteriores20cm, loquehaceavanzara la fundaen losltimos16cmyalconoenlosltimos12cm,

4)Serepitenlospasos1a3hastallegaralaprofundidadmximadeexploracinobtenindosemedicionesderesistenciaqcy(qc+fs)acada20cm.

[MntazCartaxo,LuisE.,(1983)]

3.3.5 Determinacinderesistencias

Con la informacin obtenida se elaboran grficas de Profundidad Vs. Resistencia depunta,qc yProfundidadVs.Friccinlateralunitaria, fs.Lafriccinlateralporunidaddereaseobtienecomosigue:

Fs=RtQc ec.34

fs=Fs /Af ec.35
http://fig%203-4.dochttp://fig%203-11.dochttp://fig%203-12.dochttp://fig%203-13.dochttp://fig%203-6.doc


31

donde:Fs=Fuerzadefriccinlaterallocalenlafundadeslizante,enkg.Rt=Fuerzaregistradaparahincarelconoylafundadeslizante,enkg.Qc=Fuerzaregistradaparahincarlapuntadelcono,enkg.fs=Friccinlateralporunidadderea,enkg/cm2Af=realateraldelafundadeslizante,ennuestrocasoiguala150.00cm2

Laresistenciadepuntaseobtiene:

qc=(Qc+SWbi)/Ac ec.36

SiendoAcelreatransversaldelconoiguala10cm2 ySWbi eslasumadelpesodelasbarrasinterioresarribadelcono,esdecir1.4kg/barra.

Larelacindefriccinseobtienecomo:

Rf=(fs (n) /qc (n1) )x100 ec.37

[GEOVISA S.A. DE C.V., Manual de trabajos de muestreo y pruebas de campo en sondeosprofundos]

3.3.6 VentajasydesventajasdelconoMecnico

La simplicidad del equipo y del mtodo de operacin resulta ventajoso en los conosmecnicos. Este tipo de sondeos aplica a suelos que van desde arcillosos hasta arenasdensasycementadas,siendoenelltimocaso limitante lacapacidaddelmecanismodeempujeyenciertoscasoslacompresinelsticaenlasbarrasinterioresalaplicarsecargasde10tonomsagrandesprofundidades.Laexperienciaacumuladaatravsdelosaosporingenierosdevariospaseshademostradoqueseobtienenresultadosconfiablesconelconomecnico,siempreycuandosehagansondeoscuidadosos.Elequipoparahincarel cono, Fig. 35, es relativamente ligero y puede ser transportado fcilmente y a bajocosto en sitios lejanos. En general el mantenimiento del equipo es muy sencillo y lopuedenhacerlosmismosoperadores.

Apesardetodoloanterior,losconosmecnicospresentanciertasdesventajas,lascualesseresumenacontinuacin.

[DeRuiter(1971)]

En caso de que penetre material entre las barras interiores y exteriores o que stas sehallen oxidadas puede desarrollarse friccin entre los dos sistemas de barras y porconsiguientelapresinmedidaenlosmanmetrosnocorresponderexclusivamentealaresistenciadelsuelo.

Alpenetrarestratosmuydurospuedenaplicarsecargasde10tonomsysiestosucedeaprofundidades grandes la compresin elstica de la sarta interior es considerable.Fcilmentepuedecalcularsequesiseaplicaunacargade10tonestandoelconoa30m
http://fig%203-5.doc


32

deprofundidad lasbarras interioressufrirnunacortamientode8.5cm, loqueproducequeelconoDelftnosobresalgadelasbarrasexteriores,interfiriendoasconlamedicincorrectadelaresistenciadepunta.ResultaevidentequeesteproblemaesmscrticoenelconoBegemann,yaqueelavancelibredelconoesdeslo4cm.

AdemsdelasdesventajasapuntadasenelprrafoanteriorelconoBegemanntieneotrasms.Al avanzar lapunta, el suelo llenarel espaciodejadoentreelconoy la fundadefriccin, Fig. 312 por lo tanto, la medicin de friccin incluye, adems, algunacontribucinde"punta"en laparte inferiorde la funda.Estopuedeserdespreciable ensuelosarcillososperoenarenaspuedeafectarsignificativamentelosresultados.Porotrolado,lafriccinseobtienerestandolaresistenciadepuntadelvalorcombinandodeqc yfs,perolaqc usadaenlarestasedeterminaaunaprofundidadligeramentemayorypuedeno corresponder exactamente a la contribucin de qc en la medicin combinada. Esteproblemaesmsimportanteensuelosfinamenteestratificadosperotambinpuedeserdeconsideracinenestratosarenososquepresentenvariacionesgrandesyfrecuentesdeqc.


3.3.7 Resultadostpicos

Losresultadosqueseobtienensonsimilaresalosdescritosparaelconoelctricoaunquelafaltadesensibilidadyprecisindelosmanmetrosafectaalasmediciones.EnlaFig.313semuestrandossondeos,unoconconomecnicoyotroelctricoseadvierteenelmecnico,quemuchostramosaparecenverticales,comodeigualresistencia,dandounafalsa impresin de estratificacin que no ocurreen el sondeo con cono elctrico.En lazona de menor resistencia el cono mecnico determina resistencias de la mitad delelctrico este es un error debido a que no se puede controlar el peso de las barrascentrales,quepermanentementegravitansobreelcono,hacindolopococonfiablecuandoseexploransuelosblandos.

[SantoyoEtal(1989)]

3.3.8 Comentarios

Laprincipalventajadelconomecnicosobreelelctricoessusimplicidad,quepermitefcilmente mantenerlo y repararlo en cambio, el mantenimiento del cono elctricorequierepersonalyequipoespecializado.Lasdesventajasdelconomecnicoson:

a) sedesconoce lamagnitudde la friccinquesedesarrollaentre las barrasinteriores y exteriores esto puede ser particularmente significativo en lossuelosblandosy

b) ladeformacinelsticaypandeodelasbarrasinterioresdificultaelcontroldelapenetracindesuelosduros.

Laresistenciadepuntadesuelosblandossetiendeasubvaluarcuandoseutilizaelconomecnico,comolemuestraenlaFig.313sinembargo,engeneralsuoperacinesmsconfiablequeladelelctrico,porquelasfallasdeltrabajosonpocofrecuentesencambio,susensibilidadyprecisinsonmenoresquelasdelconoelctrico.

[SantoyoEtal(1989)]

CAPTULO 3 CONO DINMICO

33

3.4 Sondeodecono Dinmico


Conodinmico.Seacostumbraidentificarconstenombrealosconosdetiporescatableoperdible.

[SantoyoEtal(1989)]

Cono perdible. Este es el ms simple cono de exploracin que se hinca a percusin,consistedeunapuntadeaceroconngulosdeataquede60 Fig. 314a,cuyodimetroB,siempredebesermayorqueeldimetrobdelasbarrasconquesehinca,parareducir lafriccinconel suelocircundanteelpernoqueunealconocon lasbarrasdehincadoesliso,paraqueunavezquesehapenetradohastalaprofundidadde inters fcilmentesedesprenda.Es importantedestacar,que laenergade impactosetransmitede labarraalconoatravsdelasuperficiedeapoyosealadaenlaFig. 314ayqueelpernosolosirveparaguiaralcono.

3.4.2 Calibracindeconos

Alcance.Losconosdinmicosnosecalibran,dadosusimplicidad,sinembargo,siempresehacenecesarioestablecercorrelacionesen elsitioenestudio,entreelnmerodegolpesconelquesehincayelqueseobtendraempleandoelpenetrmetroestndar.

[SantoyoEtal(1989)]

Las dimensiones que debe tener esta pieza para satisfacer las normas internacionalesrespectoalaprueba:DynamicProbingwithSuperHeavyHammerDPSH,ISSMFE:1988son:

Dimetrodelcono, Dc 50.50.5mmreanominaldelcono, Ac 20cm2AngulodelaPuntacnica, Qc 90Alturadelapuntacnica, Hc 25.30.4mmAlturadeextensincilndrica, Bc 50.51.0mmAlturadetransicincnica, Tc 50.51.0mmAngulodepareddetransicin, Qt 11

Encuantoalmartinetedebecumplirconlosiguiente:

Pesodelmartinete, Wm 64.01.0kgAlturadecada, Hw 76.01.0cmPesoBarraGua+Espiga, Wg 30kg(max)Rebote, Em 50%(max)

[GEOVISA S.A. DE C.V., Manual de trabajos de muestreo y pruebas de campo ensondeosprofundos]
http://fig%203-14a.doc


34

3.4.3 Mecanismosdecarga

Funcionamiento bsico. Para realizar las pruebas de cono dinmico perdible orecuperable,serequierendispositivosquelevantenlamasadeimpactoyladejencaerloms libremente posible, desde una altura constante y con una cadencia uniforme elmecanismo ms simple es el malacate de friccin operado manualmente y los msdesarrolladosson:elPilcon,Borros,SermesyFondasol.

Malacate de friccin. Es el mismo arreglo que se utiliza para ejecutar una prueba depenetracinestndar,exceptoquelamasaylaalturadecaidapuedenvariardeacuerdoaltipodeconousadodeacuerdoasusdimensiones,eltipodebarrasusadas,laenergadehincado.

[SantoyoEtal(1989)]

Diversosmalacateshansidodesarrolladoscomoaquelqueutilizaunsistemamecnicodeleva(Pilcon)Ref.29oelqueatravsdeunabandadecadenaconganchosueltalamasaaunaalturapreestablecida(BorrostambienconocidocomodinmicoSueco)Ref.30obien usando un sistema neumtico que opera a manera de una pequea piloteadora(Sermes)Ref.31oademsdeestascaractersticasutiliceadememetlico(Fondasol)Ref.32oquemidalaaceleracinymedidoresdefuerzaconinstrumentacinelectrnicaRef.33.

3.4.4 Ejecucindelaprueba

Consisteenhincaragolpesunconodeaceroendurecido,colocadoenelextremoinferiorde una columna de barras, mediante un martillo a una profundidad preestablecida. Lapruebasellevaacaboenformacontinuaconlaprofundidad,nosiendoposiblerecuperarmuestrasdelosmaterialesatravesados.

Estapruebaeslamsantiguaqueseconoceenelmedio,raznporlacualexistenvarioscdigosoformasdeefectuareltrabajodependiendodelequipoqueseemplee,ennuestrocasolapruebaesrealizadaaprovechandoelmartinetedepenetracinestndar, lasbarrasqueempujanalconosondedimetroAW(4.44cm)conunpesopromediode6.53kg/m,entantoqueelcono,esunapiezaformadaporunapuntacnica,unaextensincilndricayunatasadetransicincnica,pordondebarrasdelsistemaentranyaccionanalcono.


Elerrormssignificativoquesepresentaenestaprueba,es lafriccinquesedesarrollaentre la tubera y el suelo, ya que reduce la energa del impacto por ello se recurre aalgunadelassiguientesalternativas.

a)untargrasaalatuberaamedidaquevapenetrando,b)recurriralainyeccindelodobentonticoparaformarunflujolaminar

alrededordelatubera,yc)utilizarunadememetlicoserecomiendautilizaruncontadormecnico.

[SantoyoEtal(1989)]

CAPTULO 3 CONO DINMICO

35

3.4.5 Determinacinderesistencias

Uncriterioalternativoseracorrelacionarlaspruebasdeconoconpruebasdepenetracinestndar realizadasenelmismo lugar, inclusoparaasegurarsede laclasificacinde lossuelos y proceder a la interpretacin del sondeo con apoyo de las correlaciones yexperienciasdelapenetracinestndar.

La resistencia a la penetracin del cono dinmico queda definida como el nmero degolpes, Nd, aplicado al DPSH penetrmetro para avanzar 20 cm, (N20) Dado que lapruebaserealizaenformacontinua,eldesarrollodelsondeopermitirobtenervaloresderesistencia a cada 0.20 m de profundidad. La profundidad de hincado se controlacolocandomarcasenlasbarrasdeperforacinacada20cm,apartirdeunpuntofijoodereferencia.

Lapruebapodrsuspendersesiduranteelhincadosellegaaunacondicinenlacualelconoavanzaconunavelocidadmenorde15golpes/cm.

Conbaseenloresultadosderesistenciaalapenetracinsepuedecalcularencampotantoeltrabajodehincadodelconocomolaresistenciadinmicadelterrenoparacadaunadelaspruebasefectuadas.

Eltrabajodehincadopuedeserobtenidomediantelaexpresin:

rd=(Wm*Hw)/(Ac*e) ec.38

Donde:rd =Trabajodehincadorealizadoporelmartineteparaavanzarelcono,

enkg/cm2Wm =Pesodelmartinete,enkg.Hw =Alturadecadadelmartinete,encm.Ac =reanominaldelcono,encm2e =Penetracinpromedioporgolpepormartinete,encm.e =D/NdsiendoDlalongituddehincadoenlaprueba(ennuestro

caso20cm)yNdeselnmerodegolpesregistradoendichointervalo.As:

e =20/Nd ec.38a

La resistenciadinmicadel terrenoenel intervalodepruebapuedesercalculadopor laexpresinsiguiente:

qd=(rd*Wm)/(Wm+Wgb) ec.39

enlaque:

qd =Resistenciadinmicadelterrenoenelintervalodeprueba,kg/cm2,


36

Wgb =Eselpesototaldelaherramientaquegravitasobreelconoeincluyetantoelpesodelabarraguadelmartinetecomoelpesodelasbarras.


3.4.6 Procedimientodeprueba

ParaefectuarestapruebaprimerosetomaelconoDPyseconectaalaprimerabarraAWenelpuntodelsondeo.Luegodemarcar labarra,tomandocomoreferenciaelniveldelterreno,colocandomarcasacada20cmdeseparacin.Acontinuacinsetomaelcabledemanilaparamovilizarelmartinetedepenetracinestndar(64+1kg)ysimultneamentese coloca la espiga golpeadora en el extremo superior de la herramienta, se monta elmartinete en sta, y se inicia su hincado en forma normal, contabilizando los golpesnecesarios a dar con el martinete. La frecuencia de golpeo ser continua y armnica,permitiendo levantar y soltar el martinete con el cable de manila dentro de la alturasealadaenelmismomartinete(76cm),elrangonormaldegolpeodebefluctuarentre20y30golpes/minuto.Ensuelosgruesosgranulares(i.e.gravas) lafrecuenciadegolpeoesmenossignificativapudiendoaumentarsea60golpes/minuto.

Concluidoelhincadodelconoenelintervalodepruebasedetieneelmartinete,seregistraelnmerodegolpesobtenido,ysereiniciaconlasiguienteprueba,asisistemticamentehastaconcluirelsondeootramodepruebas.Laspruebaspuedensuspendersesiduranteelhincado se llega a una condicin en la cual el cono avanza con una velocidad de 15golpes/cmomenor.


3.4.7 Comentarios

Importanciacomoherramientadepenetracin.Elconodinmicoesunaherramientaenlacual su usoms comn se encuentra supeditado a: el bajo presupuesto para el sondeo,facilidaddetransportacinalugaresinaccesiblesparaequiposemipesadoyalbajogradodeprecisin usadonormalmenteen campaasdesondeospreliminares.

Conoperdible. Esta punta se usa principalmente donde su extraccin sea complicada yperjudicialparalacolumnadebarrasyelrestodelequipo.Sucedecomnmenteensuelosfriccionantes.

Cono recuperable.Estapuntaseusaensuelosen loscuales suextraccin nosignifiqueprdidadetiempoydaoalacolumnadebarrasyequipo.

Fig.314aConoperdible,Ref.4.

Fig.314bConoperdibleyr ecuperable,Ref.4.

CAPTULO 3 PENETRACIN ESTNDAR

37

3.5 SondeodePenetracinEstndar(SPT)

3.5.1 Objetivo

La prueba de penetracin estndar (SPT por sus siglas en ingls) permite estimar laresistencia al esfuerzo cortante del suelo,mediante el nmero degolpes necesario parahincaralpenetrmetroestndar,yobtenermuestrasalteradaspara identificar los suelosdel sitio. De esta manera se pueden conocer las condiciones estratigrficas del sitio,aprovechando lasmuestrasalteradasparadeterminar laspropiedades ndice:usualmenteel contenido natural de agua y los lmites de consistencia, y estimando la resistencia alcorte,mediantecorrelacionesempricasconelnmerodegolpes.

Esta tcnica es til en suelos granulares, en los que el muestreo inalterado es casiimposible en suelos cohesivos blandos como en la Ciudad de Mxico no esrecomendable,porquelascorrelacionessonpococonfiables.

3.5.2 Equipo

3.5.2.1 Penetrmetroestndar

Esuntubodeaceroconunextremoafilado,cuyasdimensionessemuestranenlaFig.315(Ref.35)eltubodebeserdetipopartidoparafacilitar laextraccindelamuestra.Lavlvulaenlacabezadelmuestreadorpermitelasalidadelazolveyevitaquelamuestrasesalgadeltuboporlapresindel lodounavlvulaqueseintroduce desde la superficie, una vez hincado elmuestreador, se presenta en laFig. 316. Este segundo tipo de vlvula permite utilizar el penetrmetro comoherramientade lavadoparaeliminar losazolves, logrndoseasunmuestreomslimpio.

3.5.2.2 Equipoauxiliar

a) Columnade barras.El penetrmetro se coloca en el extremo inferior de unacolumnadebarrasdeperforacin,dedimetroAWoBW.Ambos tipos sonequivalentesporque tienenunpesosemejante (verTabla31) sinembargo,sonpreferibleslasBWporquesufrenmenospandeoalsometersealimpacto.

b) Martinetegolpeador.Elpenetrmetrosehincaconlosimpactosdelmartinetede641kg.y751cm.decada(trabajo=4800kgcm)EnlaFig.317semuestran el martinete y la cabeza de golpeo mas convencional. Se haextendido el uso de los llamados martinetes de seguridad Fig. 318, quecontrolanconmayorprecisinlaalturadecada.(Ref.N5).

c) Cabezadegato.Esunmalacatedefriccinquelevanteelmartinetealaalturadecadaconuncabledemanladepulg.


38

3.5.3 Operacindelequipo

La prueba de penetracin estndar consiste en hincar el penetrmetro 45 cm. con elmartinetede641kg,dejadocaerdesde75 1cm.dealtura duranteel hincadoseencuentraelnmerodegolpesquecorrespondenacadaunadelostresavancesde15cm.La resistencia al a penetracin estndar se define como el nmero de golpes, N, parapenetrarlosltimos30cm.(de15a45cm.)losgolpesenlosprimeros15sedesprecian,porque se consideran no representativos por la alteracin inducida a causa de laperforacin.

Encasodequeelnmerodegolpes lleguecincuentayelmuestreadoryanopenetresesuspenderlaprueba.Unprocedimientoalternousualconsisteenhincarelpenetrmetro15cm.adicionales(60cm.entotal)dondeN,seobtienecomoyasedescribi,porloquelanicaventajadeesteprocedimientosemuestreauntramo ligeramentemayor locualpermitedetallarmsconfiablementelaestratigrafadelsitio.

Enlaoperacindelmartinetedebevigilarsequesualturadecadaseaconstanteyqueelcabledemanilatengaunmximodeunaymediavueltasenlacabezadegato,paralograrelefectodecadalibresinfriccin.Unavezterminadaunapruebaseprocedeaperforareltramomuestreado,hastaalcanzarlaprofundidadalaqueserealizarlasiguientepruebaeldimetrodeperforacinmsrecomendablees10cm.

Las muestras deben conservarse en frascos o en bolsas hermticas que mantenganconstanteelcontenidodeagualosenvasessecolocarnenunlugarfresco,protegidodelosrayosdelsol.

La informacindecampodebe recopilarseenun registrocomoelde laFig.319 si sedecidehincarelpenetrmetro60cm.,deberagregarseotracolumnaalregistrolasnotasaclaratoriastendrnqueserclarasybreves.

3.5.4 Resultados

a) Muestras alteradas. Las muestras rescatadas con el penetrmetro estndar siempresufrendistorsionesgeomtricasquealteranelacomodoestructuraldesuspartculasporello,slopuedenservirparaidentificar lossuelosyparalaspruebasndicesquenorequieranespecimenesinalterados.

b) Perfil estratigrfico. La clasificacin de campo de los suelos muestreados permiteelaborar la primera versin del perfil estratigrfico del sitio, que posteriormente seprecisarycorregirenellaboratorio.

c) Resistencia a la penetracin. Cada una de las pruebas de penetracin se representagrficamente mediante puntos (valores de N), que unidos por lneas definen lavariacindelaresistenciaalapenetracinestndarconlaprofundidad.

d) Resultadostpicos.LaFig.320ilustrauncasotpicodesondeoquecorrespondealaZonadelLagocomoentodoslossondeosqueserealizanenesareadelaCiudad,el

CAPTULO 3 PENETRACIN ESTNDAR

39

nmero degolpes en sumayora resulta cero (elmuestreador penetra por su propiopeso),mostrandolainsensibilidaddelapruebadepenetracinestndarcomotcnicade medicin de la resistencia al corte en estos suelos blandos. La Fig. 321correspondeaunsueloenlaZonadeTransicinenlaquepredominanlossuelosnosaturados en otro sondeo vecino se observ que el estrato arenoso localizado entre13.2y14.0mdeprofundidadesunacuferosinartesianismolaparteinferiordeeseestratoestimpermeabilizadaconlimosyarcillasdealtaplasticidadporsuparte,lastobasqueaparecen desde17mseencuentranconmuybajocontenidodeagua.

3.5.5 Interpretacinderesultados

La interpretacin de la prueba de penetracin estndar se hace siempre a partir de lascorrelaciones empricas es conveniente que ninguna de ellas ha sido comprobado parasuelosdelaCiudaddeMxicoyqueparalossuelosmsblandosdel lago,enlosqueelpenetrmetro se hinca nicamente por el peso de las barras y martillo, no podrestablecerseningunacorrelacinconfiabledebidaalafaltadesensibilidaddeestapruebaantelabajaresistenciaalcortedelaarcilla(N=0).

Porloanterior,lascorrelacionesquesedescribenacontinuacindebenaplicarseconlasdebidas reservas, ya que se desconoce su orden de precisin y tampoco se sabe latendenciadelsignodelacorrelacin.

a) Correlacin de N en suelos cohesivos. El nmero de golpes, N, de lapruebadepenetracinestndar,SPT,puedeinterpretarseconlaayudadelaTabla32odelaFig.322conalgunodeestosauxiliossededuceelvalorde la resistencia a la compresin simple (qu) y el correspondiente a laresistenciaalcorte(c=qu/2).

b) Correlaciones de N con suelos granulares. Usualmente se estima lacompacidadrelativaconayudadelaTabla33.(Ref.M8)

3.5.6 Comentarios

Lapruebadepenetracinestndar,SPT,esaplicable soloa laetapadeexploracindelsubsuelolainformacinqueproporcionacarecedelaconfiabilidadnecesariaparadefinirconprecisinlosparmetrosderesistenciadelossuelosporlotantonodebeaplicarseenlaZonadelLago,elpenetrmetroseutilizanicamentepararescatarmuestrasinalteradasdelentesyestratosduroslainformacinqueproporcionadelossuelosblandosencuantoapropiedadesderesistenciaesmuylimitada.

En laZonadeTransicin, lapruebadeSPTesmuytil como tcnicadeexploracin,cuidandodequeenlaszonasconnivelfreticoprofundoseperforeenseco.

Enlazonadelomas,LapruebaSPTnoesaplicable,yaqueelmuestreadorsolopenetraunoscentmetrosynicamentepuedeestimarsequelaresistenciaalapenetracinNnoesmayorde50golpesenconclusin,noselogradefinirningnparmetroderesistencia.


40

Tabla31Barr asdeper foracin paraSPT.Ref.M8

Barra Dimext.,encmDimint.,encm

Peso,enKg/m Recomendableensondeos:

Aw* 4.44 3.09 6.53 Menoresde15m.Bw 5.40 4.45 6.22 Menoresymayoresde15m.

Tabla32CorrelacinentreN,quyconsistenciarelativadelsuelocohesivo.Ref.M8

Consistencia Muyblanda Blanda Media Dura MuyDura Dursima

N

CAPTULO 3 INTRODUCCIN

25

3.0 DIFERENTES MTODOS DE PENETRACIN USADOS EN LA CIUDAD DEMXICO

3.1Tiposdesondeosdecono (CPT)

3.1.1 Introduccin

Se plantean aqu los aspectos generales de las pruebas de conos elctrico, mecnico ydinmicoparaelelctricosedescribeelmodelomsconvencionaldesarrolladoporDeRuiter.Sobreelconomecnicosepresentanlaspuntasmsclsicas:DelftyBegemann.Encuantoalosconosdinmicos,sedetallaeltradicionalconoperdibleyrecuperable.

[DeRuiterJ.(1971)]

Laspruebasdeconopuedenserdeltipocuasiestticoodinmico,aplicndosesegnlasvariaciones,conlaprofundidaddelasresistenciasalapenetracindepuntayfriccinlainterpretacin de estos parmetros, permite definir con precisin cambios en lascondicionesestratigrficasdelsitioyestimarlaresistenciaalcortedelossuelosmediantecorrelacionesempricas.

3.2SondeodeconoElctrico


El penetrmetro aqu descrito tiene las caractersticas del penetrmetro Fugro, que seutilizaentodoslostiposdesuelos.(Ref.13y21)

Puntademedicin.Esunaceldadecargacondosunidadessensibles instrumentadacondeformmetroselctricos(straingages),(Ref.19)usualmente,tienen2tondecapacidaddecargayresolucinde1kgparasuelosblandos,peroenelcasodesuelosdurospodralcanzar una capacidad de 5 ton y resolucin de 2 kg en la Fig. 31 se muestraesquemticamente dicho instrumento generalmente tienen 3.6 cmdedimetro exterior,aunqueparasuelosblandossehanutilizadohastade7.0cm. [DeRuiterJ.(1981)]

Funcionamiento.ComoseobservaenlaFig.31, lafuerzaquesedesarrollaenlapuntacnica(1)semideenlaceldainferior(2)ylaquesedesarrollaenlafundadefriccin(3)semideenlaceldasuperior(4).Seconstruyentambinconosenlosquelaprimeraceldacaptalafuerzaylasegundalasumatoriadepuntayfriccin

Registrodemedicin.Lasealdesalidadelconosetransmiteconcablesalasuperficie,la recibeunaparato receptory la transformaen sealdigital,presentndola numricaogrficamente.

Elementosensible.Esunapiezadebronce,aleacinSAE64Fig.31,en laquese hanlabradolasdosceldas(2y4)paramedirlasfuerzasaxialesquesetransmitenalconoyala funda. Las caractersticas del bronce elegido son: limite elstico de 1,250 kg/cm2 ymdulodeelasticidadde910,000kg/cm2.LaFig.32ay Fig.32bmuestraeldiagramadeinstrumentacinrealizadocondeformmetroselctricostipo"foilgage"de350ohmsen
http://fig%203-1.dochttp://fig%203-1.dochttp://fig%203-1.dochttp://fig%203-2a.dochttp://fig%203-2b.doc


26

arreglo de puente completo para el equilibrio del mismo y darle estabilidad trmica atemperaturasambientesehanincorporadoresistorestrmicos. [SantoyoEtal,(1989)]

3.2.2 Calibracindelasceldas

En la Fig. 33 se muestran calibraciones tpicas de un cono elctrico de 2 a 5 ton decapacidaddeellassededucequelaprecisindelasmedicionesdelesfuerzoenlapuntaes0.1kg/cm2, y0.01kg/cm2 paraelde friccin,consensibilidadde1/5de los valoresanteriores.Enlascurvasseobservauncomportamientolinealenlaceldadepunta,de0a49 kg/cm2 Fig. 33a en la friccin se nota un comportamiento errtico para esfuerzosmenoresde0.03kg/cm2.Estaprdidadesensibilidadsedebea lapresenciade losarosellosqueimpermeabilizaneldispositivosinembargo,paraesfuerzosmayoresyhastade2.0kg/cm2 secomporta linealmenteFig.33b.En loscalibradores, secomprobqueelcono no transmite carga a la funda de friccin, es decir, que ambas celdas sonindependientes

3.2.3Mecanismodecarga

Elconosehincaenelsueloempujndoloconunacolumnadebarrasdeacero,usualmentede3.6cmdedimetroexterior(EW),porcuyointeriorpasaelcablequellevalasealalasuperficie.La fuerzanecesariaparael hincadosegeneraconun sistemahidrulicoconvelocidaddepenetracincontrolada.EnlaFig.34sereproduceelmecanismohidrulicodesarrollado en Holanda para el hincado del cono se puede tambin adaptar unaperforadora convencional para esta maniobra Fig. 35, agregndole simplemente unasmordazascnicasparalapenetracinyextraccin.

3.2.4Ejecucindelaprueba

Lavelocidaddehincadodelconoesusualmentede2cm/segsinembargo,enlaNorma(ASTMD344194),seproponede1a2cm/seg25%.ParalasarcillasdelaCiudaddeMxicosehaadoptado1cm/segporqueassereproducemejorlapruebasinembargo,esadmisibleoperar con2cm/seg, sabiendoque se obtienenvalores ligeramentemsaltos(Ref.22y23).Esmuy importantequedurantelaprueba lavelocidaddepenetracinsemantengaconstante,yaqueesinevitablequeenlascapasduraselconopierdavelocidaddepenetracinyalpasarlasseacelere.

3.2.5Determinacindelasresistencias

Lasceldassensiblesmiden las fuerzasnecesariasparaelhincadoy se interpretacon lasexpresiones:

qc=Qc/Ac ec.31

donde:

Qc Fuerzanecesariaparahincarelcono,enkg.Ac Areatransversaldelcono,10cm2qc Resistenciadepunta,enkg/cm2
http://fig%203-3a.dochttp://fig%203-3b.dochttp://fig%203-4.dochttp://fig%203-5.doc

CAPTULO 3 CONO ELCTRICO

27

fs=Fs/As ec.32a

fs Resistenciadefriccin,enkg/cm2Fs Fuerzanecesariaparahincarelconoylafunda,enkg,enconosquela

midendirectamente,

(Fs=RtQc) ec.32

As Arealateraldelafunda,150cm2

fs=(RtQc)/As ec.33

Rt Resistencianecesariaparahincarelconoylafundaenkg,enconosquemidenambasvariables.

[SantoyoEtal,(1989)]

3.2.6VentajasydesventajasdelconoElctrico

3.2.6.1Ventajas

Lasprincipalesventajasdelconoelctricoseresumenacontinuacin:

1) Al usar slo un sistema de barras, en vez de dos como en los conosmecnicos,seeliminalafriccinentrebarras,

2)Conelconoelctricoseobtieneunregistrocasicontinuoocontinuodeqcydefsporlotantounavisinmsdetalladadelaestratigrafaqueconlosconosmecnicos,

3) La medicin directa de fs elimina la necesidad de restar q c de lamedicincombinadadeqc yfs comoenlosconosmecnicos,yevitaloserroresqueestoimplica.

4) El cono elctrico puede hincarse fcilmente con una perforadoraconvencionalparaexploracindesuelos,usandobarrasdeperforacinEW(34.9mm).Estoimplicaunareduccinnotableenelcostodelequipoyaqueslo es necesarioadquirir el cono yelpuentedeWheatstoney no lamquinadehincadocomoenlosconosmecnicos.

5) Los conos elctricos pueden instrumentarse para diversas cargasmximasysensibilidades,porloquepuedenobtenerseregistrosmuyfinosensuelosdebajaresistencia,qc


28

[DeRuiter(1981)][MontazCartaxo,LuisE.,(1983)]

3.2.6.2Desventajas

Losconoselctricostambinpresentanciertasdesventajas importantesencomparacinconlosmecnicos:

1) El sistema electrnico es complicado y delicado, enconsecuencia requieredeun taller electrnicoconpersonalcalificadoparalacalibracinyelmantenimientodelequipo.Esto obliga a que en el campo tambin los operadorestengan un conocimiento mnimo del equipo y que puedanpercibirelfuncionamientodefectuosodelaparato.

2) Sielconoesdebajacapacidad,12ton,cualquierestratoderesistencia media a alta puede provocar un incrementorepentinodeqc ydaarlasceldaselctricas,encuyocasoesnecesarioreinstrumentarelcono.


3.2.7 Resultadostpicos

Sondeosomero.En laFig.36semuestran losresultadosdeunapruebarealizadahastauna profundidad cercana a 8 m. La resistencia qc, define la presencia hasta 1 m deprofundidadderellenosysueloconsolidadoporsecado,subyacenarcillasde2.5a5.2mdeespesor intercaladasconcapasdearenasmsabajodeesaprofundidadse localizanarcillasblandas.Esta interpretacincoincidicon laquesedefiniatravsdemuestrasinalteradas y alteradas extradas de un sondeo cercano.En la Fig. 37 se comparan losresultadosde lapruebadepenetracinestndarexpresadosconel nmerodegolpesN,para el hincadodel penetrmetro, con la variacin de la resistencia a la penetracin depunta qc. En esta ltima se observan detalles que no se advierten con la prueba depenetracinestndar.

Sondeo profundo. La prueba de penetracin esttica de cono permite definir lasvariacionesdelasresistenciasdepuntaydefriccinconlaprofundidadenlaFig.38,semuestraunsondeonosepresentalagrficadelafriccinporqueenlossuelosblandossumedicinesincierta(Ref.25y27).

3.2.8 Comentarios

El cono elctrico es una herramienta de precisin que, debe operarse con personalcalificado,darlemantenimientofrecuenteycalibrarsedespusdecadadiezsondeosafinde comprobar su confiabilidad. Los pequeos descuidos en la operacin del conofcilmenteprovocanygeneransondeosconerrores.

Fig.310PuntaBegemann,Ref.4.

Fig.311PenetrmetroDelfconpuntacnicaprotegida,Ref.4.


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4.3 SondeodeConoMecnico

4.3.1 Localizacindelpredio

Elestudiotipoparasteconoseencuentra localizadoenCerradaTenorios#9,Col.ExHaciendadeCoapa.Elestudiocomprendeelanlisisdelainformacinparacalibrarsteconocomparndoloconunsondeo tradicional tipomixto,utilizadoparaeldiseode laestructuradecimentacindeoficinascentralesdeGEOVISAS.A. DEC.V. Fig.416.

4.3.2 ZonificacinGeotcnica

LasoficinascentralesseencuentranlocalizadasenlaZonadelLagoCentroI,deacuerdoa la Fig. 42. El predio se encuentra entre la Av. Cafetales y Av. Tenorios, casiinterseccinconAnilloPerifricoSur.

4.3.3 Registrosdecampo

Los registrosdecampocontienenms informacinqueelcasoanteriordeacuerdoa lafraccin 2.7destetrabajo.

Lainformacinqueapareceenestosregistroseselnombredelaempresaespecialistaensondeos, tipo de sondeo, espacio necesario para anotar profundidad y lectura de punta,punta+friccinydelhincadodelconjuntoporlomenoscadaveintecentmetros.Fig.417.

4.3.4 Valoresderesistencia

4.3.4.1Clculoderesistenciadepunta,qc

Laseriedevaloresderesistenciadepuntaescalculadaapartirde3.3.5conlaec.36, considerando el peso de las barras interiores por arriba del terreno naturalhastalaprofundidadpenetrada.

4.3.4.2 Clculoderesistenciaalafriccinlateral,fs

Laseriedevaloresderesistenciaquedaenfuncindeloespecificadoen3.3.5,lalecturadepunta+friccinsedivideentresurealateral,ec.34y ec.35.

4.3.4.3 Clculoderelacindefriccin,Rf

Laseriedevaloresderelacindefriccinquedaenfuncindeloespecificadoen2.6.5,yaquelalecturaderesistenciapuntayfriccinlateraldebencorresponderalamismaprofundidadde lectura.Con los datosanteriores, usando la ec. 37, secalculaestaseriedevalorescomoloindica3.3.5.

CAPTULO 4 INTERPRETACIN DE RESULTADOS

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4.3.5Construccindegrficasderesistenciaqcvs.profundidad

4.3.5.1Grficasderesistencia,qcvs.profundidad

Conlosdatosderesistenciadepuntacalculadossegraficacomoindica2.7.1poreltipodeconocumpliendolosdemsrequisitosaplicablesde2.7,enloscualessegrafica la resistencia de punta de conoqc (kg/cm2) contra la profundidad (m), aescalasdevisualizacinconvenientes.Enlaprctica,lainterpretacinnecesitadeunaomsdeunade lassiguientesescalasderesistenciade020,0100yde0400kg/cm2,mientrasque ladeprofundidadcorrespondeaescalas ingenieriles yestenfuncindelaprofundidaddelsondeo,1:100,1:150obien1:200.Debiendousarse una misma escala de profundidad para las tres de resistencia de puntapreferentemente.Fig.418y419.

4.3.5.2 Grficasderesistencia,fsvs.profundidad

Conlosdatosderesistenciaalafriccinlateralcalculadossegraficacomoindica2.7.2.1porel tipodeconocumpliendo losdemsrequisitosaplicablesde2.7,enlos cuales se grafica, fs en (kg/cm2) contra la profundidad (m), a escalas devisualizacinconvenientes.Enlaprctica,lainterpretacinnecesitadeunaomsdeunade las siguientesescalasde resistenciade05,020y/ode 040kg/cm2,mientras que la de profundidad corresponde a escalas ingenieriles y est enfuncindelaprofundidaddelsondeo,1:100,1:150obien1:200.Debiendousarseuna misma escala de profundidad para las tres de resistencia a la friccinpreferentemente.Fig.420.

4.3.5.3 GrficasdeRfvs.profundidad

Conlosdatosderelacindefriccincalculadossegraficacomoindica2.7.2.2poreltipodeconocumpliendolosdemsrequisitosaplicablesde2.7,enloscualessegraficalarelacindefriccindelconoRfcontralaprofundidad(m),aescalasdevisualizacinconvenientes.Enlaprctica,lainterpretacinnecesitadeunaomsdeunade lassiguientesescalasderesistenciade05,010y/ode020kg/cm2,mientras que la de profundidad corresponde a escalas ingenieriles y est enfuncindelaprofundidaddelsondeo,1:100,1:150obien1:200.Debiendousarseuna misma escala de profundidad para las tres de relacin de friccinpreferentemente.Fig.421.

*Nota:cuandosepresenteuncasoenelcualla(s)escala(s) cuandonoseaprecienclaramente los valores de resistencia propuestas, no sean tiles ser necesarioadaptar(las)alcasoenparticular.


47

4.3.6 Estratigrafapreliminar

La definicin preliminar de las capas de suelo penetrado a travs de los perfiles deresistencia de punta, friccin lateral y relacin de friccin, es posible de una manerarpidayabajocosto.EnlaFig.419seaprecianzonasnombradasporlasletrasA,By Cenlascualesseestratificaelsuelodeacuerdoalosvaloresderesistenciadefinidosenlafigura,siendoparalaszonasconletraAdefinidasparalosvaloresbajosderesistenciade0 a 40 kg/cm2, pudiendo encontrar suelos como arcillas y limos orgnicos, arcillasarenosas y/o limos arenosos y arenas sueltas. Las profundidades de estas zonas van de0.00a8.60,de9.40a12.40,de16.60a20.60,de24.40a26.80yde28.20a31.20.

ParalaszonasrepresentadasporlaletraBconvaloresde40a340kg/cm2 enloscualeselvalormximocorrespondeaunespesormnimodesuelopenetradodeapenas20cmyque por lo tanto representa un lente de material resistente, pudieran corresponder apequeos subestratos de arena densa o cementada, arena suelta, arenas limosas yarcillosasycenizavolcnica: estos lentes y subestratosresistentestienenpresenciaconespesores de 0.40 a 2.40m., a las profundidades de8.80 a 9.40, de 12.40 a 13.40, de21.80a24.20,de26.80a28.20y31.20a32.00.

LazonaacotadaconlaletraCdefinidaparavaloresde240a280kg/cm2de14.20a15.40mdeprofundidad,correspondeaunestratoresistente:es suficienteparadefinirlodetalmodoporlosvaloresderesistenciadepuntaquesoncasidelmismovalorenlatotalidaddelespesor.

Comparando con el sondeo de penetracin estndar Fig. 422, hay coincidencia con lalocalizacin de esta estratigrafa respecto al perfil de resistencia de punta tipo de suelovariandoenespesor,detectndoloaproximadamentealamismaprofundidad.

As el ingeniero con esta(as) estratigrafa(as) preliminar(es) puede programaraproximadamenteelmuestreoalaprofundidadconvenienteydefinirel tipodepruebasdelaboratorioarealizarencadaunadelasmuestrasparalaentradaptimadeunsondeotradicional.

4.3.7 Esfuerzohorizontal

La serie de valores de esfuerzos horizontales, pueden utilizarse para el diseo detablaestacados en excavaciones a razn de la aproximacin del clculo del esfuerzoverticalefectivo,paraesteproyectonosedefiniesteclculopueselobjetivoeracalibrarademsdelasceldasdecarga,eltrabajodecampo.

Encasoderequeriresteclculoseprocederacomosemencionaen5.2.2,enlaFig.517se entra con fs / vo y OCR en ste orden para obtener el coeficiente de empujehorizontalKo.Entonceselvalordelesfuerzohorizontalpuedesercalculadoconlaec.511.


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4.3.8Clasificacinpreliminardelsuelo

ParaestepropsitosecrearonlascartasonomogramasbasadosenCPTyenpruebasdelaboratorio del suelo penetrado. Con la carta deDouglas yOlsen (1981) Fig. 516, seclasificapreliminarmenteelsueloutilizandolosdatosderesistenciadepuntaqcyrelacindefriccinRf.EsmsrecomendablelasimplificacindelacartadeDouglas,(1984),conelusodelaresistenciadepuntanormalizadaec.512yaquetomaencuentalainfluenciadelapresindeconsolidacin Fig.519.

ParatalefectoenlaFig.419aseaprecianzonasnombradasporlasletrasA,B,C,Dy Eenlascualesseclasificelsuelodeacuerdoadichascartas,siendoparalaletraAestratosde limoarenosode0.40ma0.60deespesora lasprofundidadesde3.20a3.80,22.2a22.60y30.60a31.40entrelosmas importantesdeestetipo,apareciendo intercaladosadistintas profundidades pequeos lentes de estematerial renombrndolos como el sueloqueloscontiene.

Para la arcilla que en este caso es mas del 60% del suelo penetrado se encuentrarepresentado por la letra B con espesores que van desde 0.80 a 4.30 metros, as seobservan estratos de arcilla de 3.80 a 8.60 de profundidad con presencia de arcillaorgnica en la mayor parte del espesor adems de arcilla blanda, media y firme consubestratosintercaladosdelimoarenoso:de9.40a12.40seobservalapresenciadearcillaorgnica, blanday firmeconsubestratosdearenasuelta y limoarenoso intercaladosdeaproximadamente20cm.:unestratodearcillalocalizadode16.60a20.60contieneenlamayora del espesor arcilla orgnica con presencia de arcilla media a firme adems delentesdelimoarenosoyarenasuelta:de24.40a26.80elestratoarcillosoconformadoensumayoradearcillaorgnicaconpresenciaensupartesuperiordelimoarenosoyarcillafirmede20cm.deespesorcadauno.

Las zonas acotadas con la letra C corresponden a pequeos estratos de arenaidentificndolos en las figuras correspondientes como lentes de dicho material, estostienen presencia con espesores de 0.40 a 0.80 m, a las profundidades de 8.80 a 9.40identificndosearenacon fsiles yarena limosa:para laprofundidadde 12.40a13.40soloarenayarenadensaocementadade0.40mdeespesorintercaladaalcentrodeesteestrato:de20.60a24.40seubicaunestratodemezcladearenaarcillosa,limoarenosoyarcilla orgnica intercalados, arena y arena densa o cementada que definen los lentesarenososdelaFig.419a,encontrndoseloslentespuramentedearenade21.80a22.20yde23.80a24.20.Cabesealarquelatransicindeunaarcillaaunlentedearenanoestan rpida sino que el estrato cambia gradualmente de uno a otro tipo de suelo con laprofundidad por ello se aprecian antes y despus de los lentes de arena presencia dearcillaylimoarenosoquedefinenprecisamenteestatransicin.

ElestratoacotadoconlaletraDquedadefinidocomounestratoarenosoporelespesoryla transicin entre la arcilla y este, es considerado suficiente para definirlo como unestratodearenaporlosvaloresderesistenciadepuntayrelacindefriccinquesoncasidelmismovalorenlatotalidaddelespesordeacuerdoalacarta.

LazonadefinidaconlaletraE,de0.00a2.60comprendesubestratosdearenaarcillosa,limoarenosoyarenamediaasuelta,lascartasnoson tanaproximadasenzonascercanas


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alasuperficie,espreferiblemencionarseparadamenteperoconelauxiliodeunS.P.T.laestratigrafapreliminardelSueloSuperficial.

Comparando con el perfil estratigrfico de la Fig. 422, hay coincidencia con lalocalizacin de este tipo de suelo variando ligeramente en espesor y detectndoloaproximadamentealamismaprofundidad.

As el ingeniero con esta(s) clasificacin(es) preliminar(es) puede programaraproximadamenteelmuestreoalaprofundidadconvenienteydefinirel tipodepruebasdelaboratorioarealizarencadaunadelasmuestrasparalaentradaptimadeunsondeotradicional.

4.3.9 Densidadrelativadellugar

Unavezhechalaclasificacinpreviaysidentrodeellaseencuentraunestratodearenasepuededeterminarladensidadrelativadelamisma.ElmtodopropuestoporBaldietal.(1986)aplicaaarenasnormalmenteconsolidadas,nocementadas,sinpartculasdecuarzoydecompresibilidad.En laFig.517semuestraestarelacinentreladensidadrelativaDr,elesfuerzoverticalefectivovoylaresistenciadepunta, qc.

LunneyChristoffersen(1983)recomiendanreducirlaresistenciadepunta,qcparaarenaspreconsolidadas, qc oc, a una resistencia de punta equivalente de arena normalmenteconsolidada,qc nc,paraestimar larelacindepreconsolidacinOCRusandola siguienteecuacin:

qcoc/qcnc =1+0.75((Kooc/Konc)1) 513

(Kooc/Konc) =OCR0.45 514

Jamiolkowskietal(1985)proponeunacartaquepuedeusarseparaajustarlacorrelacindeBaldietal(1986)paraarenasmayoromenorcompresibles.Fig.518.

Parasuelosconarenasnocuarzosas, laFig.519basadaenlacartadeDouglasyOlsen(1981), usalaresistenciadepuntanormalizadaporefectodepreconsolidacin:

qcl=qc(11.25log10vo)convo entsf 515

4.3.10Angulodefriccin

Algunascorrelacionestienenelpropsitodeevaluarlaresistenciadepuntaqcyelngulodefriccin,medidoenpruebastriaxiales.Desafortunadamente,estascorrelacionesnotomanencuentalacompresibilidaddelsueloporlainfluenciaderesistenciadecono.

Lune (1991) recomienda estimar de tres formas y escoger el valorms conservadordelproblemayaplicarlo.

Primero,uselacorrelacinentreDry,odeunconjuntodepruebastriaxialesposterioralaDr en 5.2.3.


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Segundo,parasuelosmoderadamentecompresibles(Rfalrededorde0.5%),normalmenteconsolidados, no cementados, predominantemente arenas cuarzosas, la correlacin deRobertson y Campanella (1983) arroja valores aceptables de . Para este mtodo esnecesario medir qc y estimar . Entonces se puede entrar a la Fig. 520 y obtener elngulodefriccindePeck.

Cuando las arenas no son moderadamente compresibles, la Fig. 521 puede ayudar aajustarlosresultadosdelaFig.520.

LaFig. 519 basada en la carta de clasificacin porDouglas yOlsen (1981) puede serusada para estimar el ngulo de friccin como funcin de la resistencia de puntanormalizadaporpreconsolidacinqcl,donde:

qcl=qc(11.25log10vo)convo entsf 516

4.3.11 Historiadeesfuerzos

En arena:No es posible distinguir la historia de esfuerzos de valores de un sondeo depenetracindecono.Massinencambioelconoproveedeunperfilparaarenasdensasnormalmente consolidadas y arenas preconsolidadas sueltas. Algunas correlaciones hansidohechasperonotienenaplicacinprctica.

Enarcillas:Schmertmann(1978)presentaunmtodoparaestimarlapreconsolidacindearcillas.Seilustraenlossiguientespasosy enlaFig.522:

Calculeaproximadamente laresistenciaalcortantenodrenadadel suelo,Su (ver 5.2.8)Calculeaproximadamenteelesfuerzoverticalefectivo,voCalculeSu /voUse(Su /vo)nc=0.33comounvalormedioaceptableCalculeOCRaproximadamenteusandolaFig.522

Sielndice

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