Ingeniería Civil
Mecánica de suelos II
I.
INTRODUCCIÓN
El ensayo de prueba de placa es un método semidirecto para esmar la capacidad de carga de un suelo en campo; método que consiste en la aplicación de una carga sobre la placa colocada sobre la superfcie del terreno con ayuda de gato idráulico; con el cual determinamos el módulo de relación ! para medir los asentamientos producidos en el cual se uli"an placa de dimensiones abituales cuadradas cuadradas de #$%#$cm o circular de diámetros #$& '$& (')* cm +e puede llegar a un límite de rotura de la muestra es decir donde termina el ensayo& de no ,allar& se toma valores má-imos a los cuales se asignan a los suelos no ,riccionantes) .li"ado cundo se ene la certe"a de que el terreno es omogéneo en pro,undidad pues puestto que la mism misma a solo olo anal nali"a i"a los prim primer ero os $)' $)'$ a $)/$ $)/$ m del del terr erreno eno apro-imadamente)
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II.
OBJETIVOS
1eterminar el módulo de elascidad del suelo& y con este valor& establecer el
undimiento del estrato debido a las de,ormaciones eláscas en el mismo) 1eterminar el coefciente de basalto o módulo de reacción del suelo) 2roporcionar datos para emplear en la evaluación y dise3o de los pavimentos& de los pos rígido y 4e-ible& para carreteras y aeropistas)
III.
ENSAYO DE PLACA DE CARGA
Es un ensayo in situ que permite la esmación de la capacidad portante o resistencia y compresibilidad del suelo asociados a una carga determinada
mediante métodos empíricos) El ensayo se puede reali"ar en la superfcie o en un po"o) Este ensayo es 5l en el dise3o de cimentaciones y pavimentos& en suelos naturales y compactados)
* 9: 6E2E7I18
6E2E7I18
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III.".
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ENSAYO DE PLACA DE CARGA
Ven#a$as
a interpretación de este ensayo es inmediata tanto en de,ormabilidad como en
resistencia) 2ermite ser usada como elemento de control en rellenos compactados& permiendo determinar la capacidad portante de la e-planada con este fn se
suelen usar placa de <$ y '$cm) En rellenos naturales este ensayo puede reali"arse en la superfcie o en el interior de una calicata reali"ada previamente)
Des%en#a$as
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Este ensayo 5nicamente permite cuanfcar los <= cm superiores colindantes a la placa de carga) 2uesto que no se obene in,ormación del terreno e-istente
por deba>o) Es 5l solo cuando se cuanfcan materiales omogéneos en pro,undidad) 9o es válido para cimentaciones de edifcaciones& a menos que tenga la
absoluta certe"a de la omogeneidad del material por deba>o) 2ara ensayos situados a pro,undidades variables& las cargas necesarias suelen
resultar un inconveniente& por la magnitud necesaria de los equipos de reacción)
III.&.
ENSAYO DE PLACA DE CARGA EST'TICO
Consiste en aplicar una carga sobre una placa circular mediante un gato idráulico& uli"ando un camión cargado o una maquina pesada como reacción
para el gato) El ensayo es comple>o& delicado y largo en otras palabras un ensayo lento y
costoso) Conocer las tensiones admisibles del terreno y los asentamientos asociados& determinando la curva carga asentamiento del terreno)
III.&.". ENSAYO DE PLACA DE CARGA EST'TICO NO REPETIDO E()*po
Elementos de reacción camión Equipo idráulico provisto de un apoyo es,érico 9ivel de burbu>a
Pa#es del e()*po placa de ca!a
Ca!a de eacc*+n)? determina propiedades eláscas de la superfcie de un
suelo somedo a carga) Ga#a ,*d-)l*ca)? con un accesorio es,érico de soporte& capa" de aplicar y soltar
la carga en incrementos) Placa de ca!a)? están construidas de acero& un con>unto de placas de apoyo circulares de acero de no menos de *=)
<
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D*spos*%o de ca!a)? un camión o remolque o una combinación de ambos& un tracto remolque)
D*ales *nd*cadoes /de0o121e#os3 )? tres o más graduados en unidades de $)$* mm& capaces de registrar una de4e-ión acumulada al menos *=)< mm u otros disposivos equivalentes para medir de,ormaciones)
III.&.&. ENSAYO DE PLACA DE CARGA EST'TICO REPETIDO
Ensayo de placa de ca!a ,o*4on#al
=
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Es muy usado en la minería en la construcción de t5neles ya que permite conocer la resistencia al corte del suelo y su empu>e ori"ontal y da cálculo de estabilidad de taludes)
Ensayo de placa de ca!a d*n-1*co
2uede ser uli"ado en suelos de grano grueso y en suelos de grano mi-to así
como en suelos de grano fno frmes o duros) os resultados del ensayo para suelos de grano fno @limo& arcillaA solo pueden ser obtenidos sas,actoria mente y evaluados cuando estos suelos son de consistencia dura)
E()*po
2laca de carga 8sas Medidor de asiento Masas suspendida Con>unto de muelles Barra o tubo guía Mecanismo de liberación de la masa suspendida 6otula Equipo electrónico de medida de asiento
Ven#a$as y apl*cac*ones
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6esultados inmediatos en obra tras cada ensayo& incluso impresión inmediata
en impresora portál) 8orro de empo en el ensayo& ya que en un minuto se puede reali"ar todo el
ensayo y obtener los resultados) 2ermite ensayar en lugares de dicil acceso 9o requiere camión para reacción de la carga del gato& imprescindible en el
ensayo de placa de la carga estáca convencional) 2ermite el repaso de datos al ordenador de ofcina y la edición automa"ada de
uni,ormes
III.5.
NOR6AS PERUANAS /NO E7ISTE NINGUNA3
+e basa
III.8.
.9E 0$#D$(;*$$D 8+7M 1?00/<&0//( 88+7: 7?***
9ERRA6IENTAS CO6PLE6ENTARIAS
Cronometro& pico& pala& nivel de alba3il& arena fna o yeso)
CONDICIONES PREVIAS AL ENSAYO +e debe tener en cuenta que los ensayos de placa de carga sobre plata,orma& enen generalmente como meta controlar la carga admisible)
8 nivel de ensayo se debe eliminar la capa de ensayo perturbada por el
desmonte& y el suelo debe ser nivelado sin compactación& lo que debe plantear ciertos
(
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problemas si nos encontramos en presencia de elementos gruesos) 8 menudo se e-ende una peque3a capa de arena fna o escayola para uni,ormi"ar bien la capa de apoyo)
El 1a#e*al necesa*o paa el ensayo co1pende en F
.na placa de ensayo& que generalmente es metálica que puede ser redonda o
cuadrada pero cuyo diámetro o lado no debe ser in,erior a los *$cm .n ,uste que puede ser un tubo metálico ya sea un perfl @I29 o A& o bien una pie"a de madera de sección cuadrada) El diámetro del tubo o el lado del
cuadrado son de orden *$cm) .na plata,orma de carga que se apoya en su centro sobre el ,uste& las dimensiones de la plata,orma son evidentemente variable seg5n la importancia
de las cargas y el modo de carga) .n >uego de angulares f>adas sobre el ,uste que act5an sobre los aparatos de
medida que puede ser 4e-imetros& registradores o compactadores) .na construcción au-iliar& construida por unas vigas de madera @las viguetas metálicas que puede ser 4e-imetros y su>etas a variaciones de temperaturaA que reposan sobre el suelo por medio de cu3as de madera o eventualmente su>etas a piquetes incados en la erra& y desnados a recibir los 4e-igra,os o comparadores)
os apoyos de estas vigas deben situarse a una distancia sufciente de la placa de ensayo& para no ser in4uenciados con las de,ormaciones del suelo)
D
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Conviene en e,ecto disnguir dos ,ormas de e>ercer los es,uer"os sobre la placa de ensayo)
CARGA DIRECTA )? en este caso& se instalan sobre la plata,orma& simétricamente
y sin coque& unas cargas previamente taradas& tales como saco de cemento& lingotes de ,undación o ralles) +erá preciso entonces poner cuidado en unir la plata,orma al ,uste por unos puntales y reali"ar en los cuatro ángulos unas guiaderas por medio de angulares engrasados y empotrados en el suelo& para evitar todo basculamiento)
CARGA CON PLACA )? para las cargas peque3as& o en suelos blandos& se puede&
si se dispone de una pared o de una construcción a lado del ensayo& uli"ar un disposivo de amplifcación con placa) .na vigueta metálica de ,uerte inercia @I29 o A toma apoyo sobre el ,uste por mediación de un rodillo metálico) +i el ,uste es de madera abra que ponerle en la cabe"a una placa de acero) .no de los e-tremos de la vigueta toma apoyo sobre una muestra eca en la pared y el otro e-tremo está f>ado una cada en la que se depositan las cargas)
III.:.
PROCEDI6IENTO EN EL CA6PO
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+i el suelo está compuesto por arenas que se resacan con ,acilidad& o suelos q ,orman costras o se reblandecen en superfcie de manera transitoria& así como otros suelos suscepbles de su,rir cualquier alteración en superfcie& se procederá a rerar la primera capa antes de disponer la placa& de manera que la densidad y compactación del suelo sea alterad lo mínimo posible) +e prepara la superfcie& con ayuda de un regle de acero o de una llana de manera que quede completamente plana y limpia) .na ve" preparada la superfcie se procede a la colocación de la placa de carga que se nivela ori"ontalmente con ayuda del nivel de burbu>a que lleva incorporada) 8 connuación se dispone el disposivo de carga& consistentemente en un gato idráulico de doble e,ecto comandado por una bomba de precisión con cisterna directo de medición de carga como reacción del suelo usar un e>e posterior de un camión cargado)
2ara medir el asentamiento de la superfcie se usa un puente un puente de
medición y tres comparadores de e-actud $&$0 mm) El movimiento de la placa se mide a lo largo del e>e vercal al plano de la placa situada al baricentro del triángulo equilátero ,ormado por tres puntos que& al inicio del ensayo&an de equidistar del centro y& que ,orman entre si un ángulo de 0*$G)el puente de medición &de material rígido y estable& debe tener una lu" de
un
momento resistente &mínimo de Dcm # ) * +e una con una precarga de $&$099Hmm durante #$ segundos) a carga má-imo aplicar& o el asentamiento má-imo a conseguir& son en ,unción del tama3o de las caracteríscas del suelo)
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2ara determinar el módulo de compresibilidad Ev usando una placa de #$$mm
de diámetro& el proceso normal es aumentar progresivamente la carga asta adquirir un asentamiento de& apro-imadamente& =mm o una tensión ba>a placa del orden de $)=M9Hm * )se usa una placa de '$$mm de diámetro los valores de (mm de asentamiento y de $)*=9MHm * de carga )en el caso de placas de ('* mm& los valores son de 0#mm) En todos los casos el proceso de carga debe incluir& como mínimo& seis niveles apro-imadamente iguales) El intervalo de empo entre dos niveles consecuvos debe ser& como mínimo& de un minuto )en todo caso& en los ciclo de carga y descarga 5nicamente se puede pasar el siguiente nivel cuando las variaciones de asentamiento o levantamiento& con lectura cada * minutos& no sean superfcies a $)*mmHmin) .na ve" fnali"ada la descarga& se inicia un nuevo ciclo de carga que alcan"ará asta el pen5lmo nivel de la aplicación en el primer ciclo)
DISPOCICIONES GENERALES 2ara un ensayo de carga no confnado e,ectuado directamente sobre una superfcie natural de subrasante& se debe despe>ar el área de suelo a ensayar de cualquier material suelto Con el fn de evitar pérdidas de umedad del terreno& este deberá cubrirse con plásco o papel impermeable)
C'LCULOS Calcular el módulo de reacción no corregido del suelo @uA& mediante la siguiente e-presión)
;)<=> ;pa ?de@e*+n po1ed*o en 11
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1ondeF !uJ módulo de reacción del suelo no corregido por saturación @MpaHmA
EJE6PLO En un ensayo de carga con placa reali"ado para encontrar el módulo de elascidad se obtuvieron los siguientes datos)
+iguiendo el siguiente procedimiento& se obenen los valores de cada una de las columnas indicadas en la tabla
a primera columna de la tabla& corresponde a las lecturas del dial de cargas del aparato)
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a segunda columna@cargaA& se obene mulplicando los valores obtenidos
en la en la lectura del dial de cargas por la constante del mismo a tercera columna @presiónA& resulta de dividir cada carga por el área de la
placa) a cuarta columna @1A& corresponde a las lecturas del de,ormimetro del aparato para cada estado de carga) Como puede verse en la tabla& e-isten dos lecturas para cada estado de carga& esto debido a que la agu>a del
de,ormimetro no Marca un valor e-acto) a quinta columna @A se obene al restar de la columna inicial del de,ormimetro& cada una de las lecturas correspondientes a cada estado de
carga& y mulplicando este valor resultante por dos) a se-ta columna @Kr acumA se obene restando de cada valor de correspondiente a las lecturas del de,ormimetro en cada estado de carga& el valor de correspondiente a las lecturas del de,ormimetro cuando la carga
vuelve a ser cero) a sépma columna de la tabla @K pA& se obene al restar cada correspondiente a las lecturas del de,ormimetro cuando la carga vuelve a
ser cero) a octava columna @K p acumA& resulta al sumar cada valor de K p correspondiente
las lecturas del de,ormimetro cuando la carga vuelve a ser cero) Linalmente la novena de la tabla @K rA& corresponde a los valores obtenidos al restar cada uno de los valores de K r acum correspondiente a las lecturas del de,ormimetro cuando la carga vuelve a ser cero)
Con los datos de la gráfca& calculamos el módulo de elascidad con las e-presiones mencionadas anteriormente& tanto para placas 4e-ibles como para placas rígidas)
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CORRECCIONES Y GRAICAS
CURVAS Y CORRECCIÓN
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IV.
CONCLUCIONES
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as placas de carga son uno de los ensayos más ,recuentes en el control de calidad de suelos) Es un ensayo rápido que permite en pocos minutos tener resultados y poder actuar sobre el terreno si ,uera necesario) Este ensayo es muy importante porque lo uli"amos para cimentaciones& carreteras& autopistas uli"ando las normas 8+7M 1?00/<& 8+7M 1?00/=& 8+7M 1?00/')
V.
RECO6ENDACIONES PARA EL USO DEL ENSAYO DE PLACAS
+e recomienda un mínimo de cuatro placas de disntos tama3os para
ensayos con fnes de evaluación y dise3o de pavimentos) 1ebe conservarse la distancia establecida desde el centro de las placas a los diales de de,ormación para evitar que los e,ectos de de,ormaciones del
terreno adyacentes al ensayo no in4uyan en los resultados) +e debe evitar que las vibraciones que puedan a,ectar a los diales y alteraciones de estos) 1e ser posible& todas las lecturas deben ser comprobadas por un segundo operador cada ve" que sea leída por el primero)
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