UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

INTRODUCCINEn las obras geotcnicas de cimentaciones ejecutadas, uno de los ensayos de campo destinados a la fase de diseo, es el ensayo de prueba de carga. Este ensayo tiene por objetivo principal registrar los asentamientos del terreno que se producen por la aplicacin de cargas pre establecidas mediante la grfica Carga vs Asentamiento. Los ensayos sern realizados en sectores donde exista mayor concentracin de esfuerzos, y consecuentemente con mayor asentamiento.En el presente informe se describe el equipo utilizado, el procedimiento, los parmetros que se obtienen con el ensayo (evaluacin de resultados), y la aplicacin en obra del ensayo.

Mtodo de Ensayo EstndarCarga Esttica para Capacidad Portante del SueloPRUEBA DE CARGANTP 339.153 (ASTMD1194)

El ensayo de prueba de carga es una herramienta para la determinacin del comportamiento resistente de un suelo. El objetivo primario es conocer las tensiones admisibles del terreno y los asentamientos asociados, determinando la curva carga-asentamiento del terreno.El ensayo consiste bsicamente en aplicar una carga y medir el desplazamiento vertical de un punto de la superficie de un suelo bajo el centro de una placa circular rgida, sometida a uno o varios ciclos de carga predefinidos.Este mtodo proporciona informacin del suelo slo hasta una profundidad igual a dos veces el dimetro de la placa a partir del nivel de ensayo.DESCRIPCIN DEL EQUIPOPara llevar a cabo el ensayo de carga se debe contar con los siguientes equipos y aparatos: Carga de reaccin: Una plataforma o cajn cargado, de tamao y peso suficientes para suministrar la carga total requerida en el terreno. Para este fin se puede utilizar un camin cargado, con un peso total mayor o igual a 20 TM. Gata hidrulica: De suficiente capacidad para proveer y mantener la carga mxima estimada para las condiciones especficas del suelo, pero no menor de 50 ton. En cualquier caso. Para registrar la fuerza aplicada por la gata hidrulica se debe contar con un medidor de presin (manmetro), un anillo de carga o una celda de carga electrnica. Estos dispositivos deberan ser capaces de registrar la carga con un error que no exceda de 2% del incremento de carga.

Placa de carga: Se debe disponer de tres placas de acero circulares, con espesores no menores a 1 pulgada y con dimetros variando de 12 a 30 pulgadas (305 a 762 mm), incluyendo el mnimo y el mximo dimetro especificado, o placas de acero cuadradas de reas equivalentes.

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

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

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Seleccin del rea de ensayo: Una seleccin representativa de la ubicacin del ensayo se realiza en base a los resultados de los sondajes de exploracin y de los requerimientos de la estructura. Se debe realizar el ensayo de carga a la profundidad de cimentacin propuesta y en las mismas condiciones a las que sta estar sujeta, a menos que se especifiquen condiciones especiales. Pozos de prueba: Se requieren por lo menos tres pozos, los cuales deben estar espaciados por lo menos 5 veces el dimetro mayor de las placas usadas. Se debe nivelar y limpiar cuidadosamente el rea donde se colocar la placa de carga, de modo que el rea de contacto sea en suelo no disturbado. Previo a la realizacin del ensayo, proteger el pozo y reas vecinas contra los cambios de humedad del suelo, a menos que se espere un humedecimiento de ste en un tiempo futuro, como en el caso de estructuras hidrulicas. En este caso, prehumedecer el suelo en el pozo hasta una profundidad no menor que el doble del dimetro o el largo de la placa. Plataforma de carga: Soportar la plataforma de carga o cajn en puntos tan distantes del rea de ensayo como sea posible, preferiblemente a distancias no menores que 8 pies (2.4 m). La carga total requerida deber estar disponible en el sitio antes de iniciar el ensayo. Carga muerta: Pesar y registrar como peso muerto todo el equipo usado, tal como la placa de acero, columna de transmisin de carga y gata hidrulica, etc., que es colocada en el rea previa a la aplicacin de los incrementos de carga. Viga de referencia: Soportar independientemente la viga de referencia, que sostendr los extensmetros u otros dispositivos de registro de asentamientos, tan lejos como sea posible, pero no menor que 8 pies (2.4 m) desde el centro del rea de carga. Incrementos de carga: Aplicar la carga al suelo en incrementos iguales y acumulativos, no mayores que 1.0 Ton/ft (95 KPa), o no ms que un dcimo de la capacidad portante estimada para el rea a ser ensayada. Asegurarse de medir cada carga, y aplicar sta de manera que el suelo sea cargado en forma esttica, sin impactos, fluctuaciones o excentricidades. Intervalo de tiempo de carga: Despus de la aplicacin de cada incremento de carga, mantener la carga constante por un intervalo de tiempo seleccionado no menor que 15 minutos. Intervalos de tiempo mayores deben ser determinados manteniendo la carga constante hasta que el asentamiento cese o hasta que la razn de asentamiento sea uniforme. Mantener el mismo intervalo de tiempo seleccionado para cada incremento de carga en todo el ensayo. Registro del asentamiento: Mantener un registro continuo de todos los asentamientos. Realizar mediciones del asentamiento tan pronto como sean posibles antes y despus de la aplicacin de cada incremento de carga, y en intervalos de tiempos iguales cuando sta es mantenida constante. Realizar por lo menos 6 mediciones del asentamiento entre las aplicaciones de carga. Trmino del ensayo: Continuar cada ensayo hasta que la carga pico sea alcanzada o hasta que la relacin de incremento de carga a incremento de asentamiento resulte un mnimo. Si existe suficiente carga disponible, continuar el ensayo hasta que el asentamiento total alcance por lo menos el 10% del dimetro de la placa, a menos que una falla bien definida sea observada. Despus de terminar las observaciones para el ltimo incremento de carga, liberar la carga aplicada en aproximadamente tres decrementos iguales. Continuar registrando la recuperacin del suelo hasta que la deformacin cese, o por un perodo no menor que el intervalo de tiempo seleccionado para la carga. NOTA : El siguiente procedimiento alternativo es tambin permitido. Aplicar la carga al suelo en incrementos correspondientes a incrementos de asentamientos de aproximadamente 0.5% del dimetro de la placa. Despus de la aplicacin de cada incremento de asentamiento, medir la carga en intervalos de tiempo fijados; por ejemplo 30s, 1, 2, 4, 8 y 15 min. despus de la aplicacin de carga, hasta que la variacin de sta cese o hasta que la razn de variacin de la carga, en el grfico de carga Vs. logaritmo de tiempo, sea lineal. Contine cargando en incrementos de asentamientos seleccionados. El trmino del ensayo y la descarga se realiza de manera similar a la indicada anteriormente.EVALUACIN DE LOS RESULTADOS- CAPACIDAD ADMISIBLE DEL TERRENO:Existen varios criterios para evaluar la capacidad admisible del terreno en base a los resultados del ensayo de carga in-situ. El Comit Francs de Mecnica de Suelos indica que el valor de qadm es el menor valor entre q03, 2/3 q10 y 1/2 q20, donde los subndices representan los valores de descarga en milmetrosTambin existe el criterio de Terzaghi y Peck que indica que la carga admisible de un ensayo de carga es la mitad del esfuerzo, que ocasiona un asentamiento de 1 centmetro en el ensayo de carga o la mitad del esfuerzo en la falla.

=esfuerzo admisible del ensayo =esfuerzo que ocasiona un asentamiento de 1 centmetro

- CLCULO DE ASENTAMIENTOS: El asentamiento registrado en una placa de 300 mm, de dimetro puede ser relacionada con los asentamientos esperados de la cimentacin. Existen varios mtodos empricos para este fin, una relacin sugerida por Terzaghi y Peck (1967) es:

=asentamiento de la cimentacion de ancho =asentamiento de la placa de 300mm bajo la carga esperada a ser aplicada

N= depende del suelo puede ser determinado por dos ensayos de placa resolviendo la ecuacin El rango de valores n dado por Bond 0.2 a 0.4 para arenas sueltas y compactas 0.4 a 0.5 para arenas densas

- CLCULO DE LA RIGIDEZ (KV) Y MDULO DE CORTE (G):El ensayo de carga directa puede ser utilizado para la estimacin de la rigidez verticaldel suelo (Kv), mediante la aplicacin de cargas cclicas, tal como se indica en la Fig.N2. Este parmetro es muy importante en el diseo de cimentacin mquinas; ademsa partir de este valor se puede obtener el mdulo de corte G, mediante la siguiente expresin:

= rigidez vertical =coeficiente de forma =ancho de la cimentacion =largo de la cimentacion =modulo de corte =coeficiente de forma Para una placa cuadrada

EJEMPLO DE APLICACINA manera de ejemplo de aplicacin se presenta en el Anexo I los resultados de un ensayo de placa realizado con fines de estudio de cimentacin de un edificio. Este ensayo se ha realizado a una profundidad de 2.20 m. en un material de relleno, obtenindose un asentamiento total de 4.6cm. para una carga aplicada de 6 Kg/cm.

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INGENIERA DE CIMENTACIONES ING. BETTY CONDORI QUISPE