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Métdo de exploración por cono eléctrico

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Brandon Brayan Jimenez Rivera

on 24 February 2015

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Transcript of Métdo de exploración por cono eléctrico

partes del cono
Conclusiones
antecendentes:

Determinación de las resistencias.
FUNCIONAMIENTO
Método de exploración por cono eléctrico
MECÁNICA DE SUELOS-4CV08
cono eléctrico
Es una herramienta muy rápida que proporciona información precisa de la estratigrafía y de las resistencias de punta y fricción
La idea de introducir barras en el suelo para determinar su resistencia es muy vieja. Un método se desarrolló por collin en Francia en 1846.



inicio del sondeo
de penetración
de cono

Sus principios son desde 1846........
• En los tiempos tempranos de la ciencia en mecánica de suelos una prueba de cono se desarrolló; como el nombre indica, utilizo un cono con un ángulo de punta de 90º, descansa sobre una muestra de suelo cohesivo y progresivamente se va cargando
La secretaria de agricultura y recursos hidráulicos patrocinó al instituto de ingeniera la construcción de un cono eléctrico al diseñado por De-Ruiter.
Con ese primer aparato se exploró el sitio de la presa y se utilizó en una breve campaña de sondeos para el interceptor centrar de sistema de drenaje de la ciudad de México.
En 1979 se volvió a presentar la oportunidad de desarrollarlo esta vez para complementar el estudio geotécnico de la presa tamesì.
OBJETIVO:

LLEGAR A UN PROFUNDO CONOCIMIENTO SOBRE LO QUE ES UN ESXPLORACIÓN POR MEDIO DEL CONO ELÉCTRICO ; QUE ES , EN DONDE Y CUÁL ES SU APLICACIÓN EN LA INGENIERÍA CIVIL.

ALCANCE:
A TRAVÉS DEL MÉTODO DEDUCTIVO, QUE PARTE DE LO GENERAL A LO PARTICULAR Y CON LA BUENA ESTRUCTURACIÓN DE DOCUMENTACIÓN POR MEDIO DE TÉSIS , LIBROS Y PÁGINAS WEB.

La primera oportunidad para iniciar esta técnica, se presentó en el proyecto Texcoco en 1967, se pensó desarrollar un cono eléctrico para explorar con eficiencia una vasta zona del lago de Texcoco.
• Terzaghi en 1953 retoma un prime929 en nueva york para determinar la resistencia a la penetración en arenas con el uso de un penetrometro de cono.r experimento hecho en 1
• El experimento condujo a la determinación de las características de depósito de suelos glaciares. De 30 m de espesor, bajo un lecho rocoso para eliminar los efectos de profundidad, terzaghi utilizo un mecanismo hidráulico donde la punta fue un cono.
Desafortunadamente no llego a fabricarse porque en ese entonces se consideró más confiable realizar ese trabajo con veleta.
tipos de ENSAYO DE PENETRACIÓN DE CONO (CPT)
GENERALIDADES DE LOS ENSAYOS DE CPT
El CPT es un método de ensayo in situ para determinar las propiedades geotécnicas y delinear la litología del suelo.
El método de ensayo CPT consiste en el uso de una plataforma hidráulica para introducir a presión una punta cónica instrumentada en el suelo mediante varias barras. Mide de forma continua la resistencia necesaria para penetrar en el suelo a una velocidad constante de dos centímetros por segundo.
CONO MECÁNICO
Proporciona los cálculos para la cimentación de edificios mediante medición de la resistencia del cono a intervalos regulares de 20 centímetros, los más usuales son: el cono holandés con un manto cónico y el cono Begemann con fricción del manguito local.
cono eléctrico
Recoge una información más completa, permitiendo una mejor clasificación de las capas del suelo (p. ej., la detección de una capa fina de turba en suelos arcillosos)
Piezocono (CPTU):
Recoge datos adicionales sobre presión intersticial del agua.
SoniCPT:
Es un sistema único que se ha desarrollado ,utilizando vibraciones para hacer el suelo más fluido. Las vibraciones se utilizan para aumentar la fluidez del suelo y reducir la fricción, permitiendo al sistema sónico pasar a través de capas de superficie dura o perder sus sedimentos.
resultados
La información recogida se utiliza para calcular los siguientes parámetros geotécnicos:

ángulo de fricción efectivo
coeficiente de consolidación
capacidad de carga
comportamiento del asentamiento de una cimentación
El cono construido en 1979, en el Instituto de Ingeniería de la UNAM que inició el uso de esa herramienta en México tuvo las siguientes características:
PUNTA DEL CONO.- Punta de acero con área de 10 cm2 y 3.5 cm de diámetro.

CAPACIDAD DE MEDICIÓN.- Son dos unidades sensibles instrumentadas con deformímetros eléctricos "Strain Gages".
El cono se compone de 13 partes, las cuales son:
Como se observa en la siguiente figura, la fuerza que se desarrolla en la punta cónica (1) se mide en la celda inferior (2) y la que se desarrolla en la funda de fricción (3) se mide en la celda superior (4).
Cono
Celda de punta
Funda fricción
Elemento Sensible
Pieza de empuje
Perno de sujeción
Cable conector
Sello de silicón sensible¬
°
registro de medición
La señal de salida del cono se transmite con cables a la superficie, la recibe un aparato receptor y la transforma en señal digital, presentándola numérica o gráficamente.
Calibración del cono
La calibración de los conos consiste en verificar: la capacidad de repetir lecturas, comportamiento no lineal, la histéresis y el cambio gradual del cero; para ello se le somete a unos 10 ciclos de carga y descarga a la capacidad de la carga total de las celdas; en la siguiente figura se muestran unas gráficas que se pueden obtener:
a) Si los ciclos de carga demuestran que están en una banda de por lo menos 50% de la resistencia del suelo que se pretende medir, el cono se puede calificar de comportamiento aceptable.
b) Si el cero se desplaza como se muestra, de forma exagerada, ese cono debe ser rechazado.

Mecanismo de carga
El cono se hinca en el suelo mediante la presión vertical de una columna de barras de acero, de diámetro EW de 3.49 cm de diámetro exterior, por cuyo interior pasa el cable que lleva la señal a la superficie; estas barras tienen en el cople un diámetro interior de 1.11 cm; como transición se debe contar con una barra de por lo menos 50 cm de longitud de 3.47 cm de diámetro.
La fuerza necesaria para el hincado se genera con un sistema hidráulico con velocidad de penetración controlada.

Ejecución de la prueba

La velocidad con la que se hinca el cono según la recomendación de la sociedad internacional de mecánica de suelos es de 2 ±0.5 cm/s pero la normativa actualizada, acepta que la velocidad del hincado puede ser de 1 a 2 cm/s ±25La velocidad con la que se hinca el cono según la recomendación de la sociedad internacional de mecánica de suelos es de 2 ±0.5 cm/s pero la normativa actualizada, acepta que la velocidad del hincado puede ser de 1 a 2 cm/s ±25
ELEMENTO SENSIBLE
ES UNA PIEZA DE BRONCE, ALEACIÓN SAE64 EN LA QUE SE LABRARON DOS CELDAS (2) Y (4) PARA MEDIR FUERZAS AXIALES QUE SE TRANSMITEN AL CONO Y A LA FUNDA. LAS CARACTERÍSTICAS DEL BRONCE ELGIDO SON:
-LÍMITE ELÁSTICO DE 22.5 Kn/CM Y MÓDULO DE ELASTICIDAD DE 9.1 MN/kg/cm2

Punta de medición:
Es una celda de carga con dos unidades sensibles instrumentada con deformómetros eléctricos (strain gages); generalmente tienen 3.6 cm de diámetro exterior, para suelos blandos se han utilizado hasta de 7.0 cm.
ES UNA PIEZA DE BRONCE, ALEACIÓN SAE64 EN LA QUE SE LABRARON DOS CELDAS (2) Y (4) PARA MEDIR FUERZAS AXIALES QUE SE TRANSMITEN AL CONO Y A LA FUNDA. LAS CARACTERÍSTICAS DEL BRONCE ELGIDO SON:
-LÍMITE ELÁSTICO DE 1,259 Kg/cm2 Y MÓDULO DE ELASTICIDAD DE 910,000 kg/cm2

Las celdas sensibles se miden las fuerzas necesarias para el hincado y se interpreta con las siguientes expresiones:
Errores usuales
Exceso de fricción en los sellos del cono.- Este problema inherente a todos los conos y se puede decir lo siguiente:
a) Su magnitud suele ser mayor en los conos que se fabrican en México, porque se recurre al empleo de o-rings
b) Los fabricados en Europa, como se mencionó antes se aplican los Quad-rings y se empiezan a utilizar los Multi-seal con mejor comportamiento.

CONO SUCIO
Los aro-sellos y en especial los o-rings se ensucian con el lodo del sondeo y si se deja secar se endurece y reduce la sensibilidad del aparato. Además, se le puede inducir fisuras al sello y facilitar la penetración de humedad a la celda sensor, lo que puede dañar gravemente al cono.Cono sucio.- Los aro-sellos y en especial los o-rings se ensucian con el lodo del sondeo y si se deja secar se endurece y reduce la sensibilidad del aparato. Además, se le puede inducir fisuras al sello y facilitar la penetración de humedad a la celda sensor, lo que puede dañar gravemente al cono.
CAMBIO DE CERO
Los conos eléctricos, al igual que todos los aparatos electrónicos, sufren cambios del cero, por ello debe verificarse el cero al inicio y al finalizar cada sondeo. Se debe tener presente que cuando el cono penetra un estrato muy duro se topa con una piedra, el cero puede sufrir un cambio significativo
Cable sin blindaje
Los cables sin blindaje y los que sufren pequeñas rasgaduras difícilmente visibles a simple vista están sujetos a la influencia de campos eléctricos locales que afectan la señal y hacen perder la estabilidad de las lecturas.
ENTRE OTRAS....
PÉRDIDA DE LA GEOMETRÍA
Creep del cemento de los strain-gages
Velocidad de hincado variable
Pérdida de verticalidad
El cono eléctrico es una herramienta de precision que debe ser operada por personal calificado, recibir mantenimiento frecuente y calibrarse después de cada 10 sondeos a fin de comprobar su confiabilidad
VENTAJAS

AL USAR UN SISTEMA DE BARRA, EN VEZ DE DOS COMO EN LOS CONOS MECÁNICOS, SE ELIMINA LA FRICCIÓN ENTRE LAS BARRAS

-CON EL CONO ELÉCTRICO SE OBTIENE UN REGISTRO CASI CONTINUO O CONTINUO DE QC Y DE FS, POR LO TANTO UNA VISIÓN MAS DETALLADA DE LA ESTRATIGRAFÍA QUE CON LOS CONOS MECÁNICOS
LA MEDICION DIRECTA DE FS ELIMINA LA NECESIDAD DE RESTAR Q C DE LA MEDICION COMBINADA DE QC Y FS Y COMO EN LOS CONOS MECANICO, Y EVITA LOS ERRORES QUE ESTO IMPLICA.
EL CONO ELÉCTRICO PUEDE HINCARSE FÁCILMENTE CON UNA PERFORADORA CONVENCIONAL DE SUELOS, USANDO BARRAS DE PERFORACIÓN

LOS CONOS ELÉCTRICOS PUEDEN INSTRUMENTARSE PARA DIVERSAS CARGAS MÁXIMAS Y SENSIBILIDADES, POR LO QUE PUEDEN OBTENERSE REGISTROS MUY FINOS EN SUELOS DE BAJA RESISTENCIA.

DESVENTAJAS
-EL SISTEMA ELECTRÓNICO ES COMPLICADO Y DELICADO, EN CONSECUENCIA REQUIERE DE UN TALLER ELECTRÓNICO CON PERSONAL CALIFICADO PARA LA CALIBRACIÓN Y EL MANTENIMIENTO DEL EQUIPO

-SI EL CONO ES DE BAJA CAPACIDAD, 1-2 TON CUALQUIER ESTRATO DE RESISTENCIA MEDIA ALTA PUEDE PROVOCAR UN INCREMENTO REPENTINO DE QC Y DAÑAR LAS CELDAS ELÉCTRICAS


BIBLIOGRAFÍA
EXPLORACIÓN DE SUELOS-NABOR CARRILLO
http://www.sgs.mx/es-ES/Environment/Soil/Field-and-Sampling/Geotechnical-Services/Cone-Penetration-Tests-CPT.aspx
TÉSIS USO Y APLICACIÓN DE SONDEOS CON CONO EN CIMENTACIONES EN LA CIUDAD DE MÉXICO-ALEJANDRO RODRÍGUEZ MUÑOZ
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