PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR

MECÁNICA DE SUELOS

TEMA: CIZÓMETRO (VELETA) O MOLINETE

Bladimir IbarraIng. Diego Vega11/05/09

INTEGRANTES:

DOCENTE:FECHA:

María Belén Herrera

CIZÓ

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ETE

LA VELETA ES UN APARATO QUE SE USA COMÚNMENTE PARA OBTENER LA RESISTENCIA AL CORTE DE ARCILLAS BLANDAS, LIMOS Y ARENAS SUELTAS.

EL ENSAYO DE LA VELETA O MOLINETE TIENE UNA GRAN VENTAJA: SE REALIZA DIRECTAMENTE SOBRE LOS SUELOS “IN SITU”, ES DECIR, NO SOBRE MUESTRAS EXTRAÍDAS CON MAYOR O MENOR GRADO DE ALTERABILIDAD, SINO SOBRE LOS MATERIALES EN EL LUGAR EN QUE SE DEPOSITARON EN LA NATURALEZA.

DEBIDO A SU TAMAÑO ES POSIBLE HACER VARIOS ENSAYOS PARA DETERMINAR ESTADÍSTICAMENTE LA RESISTENCIA AL CORTE SIN DRENAR MUESTRAS HECHAS A GRANDES PROFUNDIDADES.

CIZÓ

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LIN

ETEEL APARATO DE CORTE CON VELETA CONSTA DE CUATRO

PALETAS ORTOGONALES EN EL EXTREMO DE UNA VARILLA. LA ALTURA DE LA VELETA ES DOS VECES SU DIÁMETRO. PUEDE SER RECTANGULAR O TRAPEZOIDAL. LAS PALETAS DEL APARATO SON EMPUJADAS EN EL SUELO AL FONDO DE UN AGUJERO SIN ALTERAR APRECIABLEMENTE EL SUELO. SE APLICA UN PAR DE TORSIÓN EN LA PARTE SUPERIOR DE LA VARILLA PARA HACER GIRAR LAS PALETAS A UNA VELOCIDAD DE 0.1°/S.

LA NORMA ASTM (SOCIEDAD ESTADOUNIDENSE DE VERIFICACIÓN DE MATERIALES) ESPECIFICA QUE LA PALETA DEBE TENER CUATRO ASTAS CON UNA RELACIÓN ALTURA/DIÁMETRO H/D (CON UN VALOR DE H COMPRENDIDO ENTRE 50 Y 100 MILÍMETROS.

LOS

CIZÓ

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ROS

SE ADAPTAN A VARILLAJES DE PERFORACIONES USUALES Y QUE SE UTILIZAN, EN GENERAL, PARA MEDIDAS EN FONDO DE TALADRO.

CIZÓMETRO ACKER, WYHEHAM Y FARNELL

LOS CIZÓMETROS WYKEHAM FARRANCE, GÉONOR

PUEDEN UTILIZARSE EVIDENTEMENTE EN UN TALADRO PERO QUE ESTÁN ESPECIALMENTE CONCEBIDOS PARA SER HINCADOS DIRECTAMENTE, YA SEA POR GOLPEO O POR GATO.

EXISTEN EN EL MUNDO UN CIERTO NÚMERO DE CIZÓMETROS, TODOS BASADOS EN EL MISMO PRINCIPIO, PERO PRESENTANDO ALGUNAS DIFERENCIAS TECNOLÓGICAS:

LOS

CIZÓ

MET

ROS

COMPRENDE ESENCIALMENTE:• PARTE ACTIVA: CONSTITUIDA POR UN MOLINETE DE CUATRO PALAS OVOIDES, DE 60MM DE DIÁMETRO, FIJADAS SOBRE UN EJE DE ROTACIÓN PROTEGIDO POR UN ACOPLAMIENTO CÓNICO ASEGURANDO EL CIERRE HERMÉTICO.

A FIN DE ASEGURAR UNA MEJOR PRESICIÓN EN LAS MEDIDAS, Y UNA VELOCIDAD DE ROTACIÓN CONSTANTE, EL CIZÓMETRO ESTÁ ADAPTADO A UNA MANIVELA QUE COMPRENDE UNA PLATAFORMA DE ACCIONAMIENTO DENTADA.

ESTÁ FIJADO SOBRE EL TUBO DE PROTECCIÓN DEL CIZÓMETRO.ESTE DISPOSITIVO GARANTIZA VELOCIDADES DE ROTACIÓN CONSTANTES DEL ORDEN DE 1/10 DE GRADO POR SEGUNDO.

CIZÓMETRO SIMEC

CIZÓMETRO L.C.P.C.

LOS

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ROS

EL CIZÓMETRO DEL “LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSÉES”, EL APARATO SURGE POR MODIFICACIONES SUCESIVAS DEL CIZÓMETRO SIMEC.

LAS MODIFICACIONES, SON LA SUSTITUCIÓN DE LOS BRAZOS DE ROTACIÓN CON SU DIÁMETRO POR UN MEDIDOR DE PAR POR BARRA DE TORSIÓN, QUE ASEGURA A LA VEZ EL EQUILIBRIO PERFECTO DEL DISPOSITIVO DE ACCIONAMIENTO, UNA SENSIBLE MEJORA EN LA PRESICIÓN DE LAS MEDIDAS, UNA MAYOR LIGEREZA Y UNA MEJOR MANEJABILIDAD.

EL CIZÓMETRO L.C.P.C. ESTÁ EQUIPADO CON TRES MOLINETES DIFERENTES, QUE SE USAN SEGÚN LA CONSISTENCIA DE LOS SUELOS.

LAS PALAS TIENEN UN PERFIL TRAPEZOIDAL. SU ANCHURA ES DE 60, 70 Y 100MM PARA ALTURAS RESPECTIVAS DE 125, 140 Y 215MM, LO QUE CORRESPONDE A RELACIONES ALTURA/DIÁMETRO MUY PRÓXIMAS A 2.

ESTE CIZÓMETRO PERMITE MEDIR COHESIONES COMPRENDIDAS ENTRE 0,005 Y 0,1 Mpa.

CIZÓMETRO L.C.P.C.

EJECUCIÓN DEL ENSAYO CIZOMÉTRICO

LA VELETA SE HINCA EN EL SUELO, LUEGO SE APLICA UN TORQUE EN LA PARTE SUPERIOR DE LA BARRA PARA HACER GIRAR LA VELETA CON RAPIDEZ UNIFORME.

AL SER EL CIZALLAMIENTO RELATIVAMENTE RÁPIDO, EL AGUA NO TIENE TIEMPO A SER EVACUADA Y SE TRATA ENTONCES DE UN ENSAYO NO DRENADO

LA OPERACIÓN DE HINCADO SE FACILITA PERFORANDO UN POZO HASTA UNA PROFUNDIDAD LIGERAMENTE MENOR AL NIVEL EN QUE LA PRUEBA HAYA DE REALIZARSE; LA PARTE SUPERIOR DE LA VELETA HA DE QUEDAR SUFICIENTEMENTE ABAJO DEL FONDO DEL POZO.

AL IR APLICANDO EL MOMENTO, LA VELETA TIENDE A GIRAR TRATANDO DE REBANAR UN CILINDRO DEL SUELO.

LA VELETA PUEDE AVANZAR GRANDES PROFUNDIDADES CON TAN SOLO PRESIONARLA CONTRA EL SUELO, PERO COMO LA VELETA DEBE POSEER PAREDES DELGADAS PARA DISMINUIR LA DISTRIBUCIÓN DEL SUELO ENTONCES SOLO DEBE SER APLICADA A SUELOS COHESIVOS SUAVES Y MEDIANAMENTE SUAVES.

VEN

TAJA

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(VEL

ETA)

ALGUNAS VENTAJAS DEL MOLINETE RESPECTO DE OTROS MÉTODOS DE CUANTIFICACIÓN DEL GRADO DE CONSOLIDACIÓN SON:

a) SE REALIZA SOBRE LA SUPERFICIE, DE MANERA QUE NO AFECTA LA TEXTURA O PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS SEDIMENTOS;

b) EQUIPOS Y ENSAYOS MUY SENCILLOS;

c) PUEDE SER REPETIDO TANTAS VECES COMO SEA NECESARIO, SIN COSTE EXTRA ALGUNO;

d) ES COMPARATIVAMENTE BARATO;

e) ES FÁCIL DE APLICAR Y;

f) SU GENERALIZADA UTILIZACIÓN EN INGENIERÍA PERMITE LA COMPARACIÓN CON UNA IMPORTANTE BASE DE DATOS.

ANÁLISIS SOBRE LA RESISTENCIA AL CORTE

UN CILINDRO DE SUELO DE ALTURA (h) Y DIÁMETRO (d) RESISTIRÁ EL TORQUE HASTA QUE FALLE EL SUELO. DONDE:

d= diámetro de la veleta de cortante h= altura de la veleta de cortante s= resistencia al esfuerzo cortante del suelo, el momento máximo soportado por este será medido por los momentos resistentes generados, tanto en las bases del cilindro, como en su área lateral.

Por ejemplo, una veleta de altura de 100 mm., diámetro de 50 mm., puede ser utilizada para resistencias de 50 a 70 kPa.

SI T ES EL TORQUE MÁXIMO APLICADO EN LA CABEZA DE LA BARRA PARA GENERAR LA FALLA, ÉSTE DEBE SER IGUAL A LA SUMA DEL MOMENTO RESISTENTE DE LA FUERZA CORTANTE A LO LARGO DE LA SUPERFICIE LATERAL DEL CILINDRO DE SUELO (Ms), Y DEL MOMENTO RESISTENTE DE LA FUERZA CORTANTE EN CADA EXTREMO (Mc).

T= Ms + Mc + Mc

dos extremos

y, despreciando el efecto del vástago, el momento generado en cada base valdrá:

En la base, se toma el brazo de palanca de la fuerza resistente como 2/3 . d/2, lo que equivale a considerar elementos resistentes en forma de sector circular.

El momento resistente total, en el instante de falla incipiente, será igual al momento aplicado :

Mmax= MRL + 2MRB = ½D2Hs + 1/6 D3 s

Y:Mmax= D2 (H/2 + D/6)S

De donde:Mmax= S= Mmax = Mmax

D2 (H/2 + D/6) C

El valor de C es una constante del aparato, calculable de una vez por todas.

La falla que produce la veleta es progresiva con deformaciones

máximas en el extremo de las aspas, y mínimas en los planos bisectores de dichas aspas.

El momento resistente que se desarrolla en el área lateral será:

ANÁLISIS SOBRE LA RESISTENCIA AL CORTE

BIBLIOGRAFIA

•EURALIO JUAREZ BADILLO, ALFONSO RICO RODRIGUEZ; “FUNDAMENTOS DE LA MECANICA DE SUELOS”; TERCERA EDICION; EDITORIAL LIMUSA; MEXICO 1978.

•LIBRO DE GOOGLE – MECANICA DE SUELOS

•IMÁGENES DE GOOGLE

•UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO, GRUPO DE GEOTECNIA.

•WWW.WIKIPEDIA.COM