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Ensayos de Mecánica de Suelos

Ensayo de la veleta de corte o de “Vane Test”
1. Introducción
El ensayo de la veleta de corte, "Vane Test", proporciona una medida directa in situ, de la resistencia al corte. El ensayo normalizado (ASTM D2573) consiste en introducir el extremo de la varilla un sistema de aspas, de dimensiones establecidas (Fig. 1), que girando en el suelo con una velocidad regular de 0.1°/seg corta el suelo. Se mide el momento torsor de rotura, M, y se correlaciona con el valor de la cohesión. O sea, es útil para determinar la resistencia sin drenaje al esfuerzo cortante y la sensibilidad de las arcillas.

Este método establece el procedimiento del ensayo de veleta en el terreno, en suelos cohesivos blandos y saturados.

Fig. 1 Veleta de corte o molinete

2. Descripción del ensayo
Los ensayos de corte con veleta normal (ASTM D 2573) o miniatura (ASTM D 4648) son aplicables únicamente cuando se trata de suelos cohesivos saturados desprovistos de arena, grava y como complemento de la información obtenida mediante calicatas o perforaciones.

Generalmente. Perforación Cu. medio de la veleta Perforación Cu. ML. La resistencia al corte se correlaciona con el tamaño de la veleta y el torque. de D 4648 CH. lo suficientemente blandos para permitir el hincado y rotación de la veleta.Tabla 1. max. luego se rotan y se mide el torque necesario para romperlo. ML. Sin embargo. Este último procedimiento es muy difícil de realizar en suelos residuales. Los ensayos de veleta pueden realizarse en el fondo de excavaciones pre-perforadas o empujando la veleta en el suelo desde la superficie hasta la profundidad requerida. St Miniatura (Long. MH barra 3m) (3) (1) Según clasificación SUCS los ensayos son aplicados a suelos (2) Leyenda: Cu = Cohesión en condiciones no drenadas St = Sensitividad (3) Solo para suelos finos saturados sin arena ni gravas Las veletas son esencialmente dos paletas en cruz montadas sobre una varilla que se introducen con fuerza en el suelo. se han realizado ensayos de veleta en suelos con resistencia pico hasta de 300 kPa (Blight 1969). . MH Norma (3) Resistencia al Corte por medio de la veleta ASTM CL. St D 2573 CH. la aplicación de estos ensayos es limitada a suelos saturados cohesivos en condiciones no drenadas. Aplicaciones de los ensayos de veleta de corte Aplicación Recomendable Normas Aplicables Parámetros a Ensayos in situ Técnicas de Tipos de N° ser obtenidos Investigación Suelo (1) (2) Resistencia al Corte por ASTM CL.

Veleta Se muestran los dos tipos de veletas normalizadas por este ensayo. y en algunos casos su altura será el doble del diámetro. Se podrá emplear dimensiones diferentes a las especificadas. .Fig.2 Detalle de un ensayo de veleta 3. únicamente con autorización previa. Cada una tendrá cuatro hojas perpendiculares entre sí. Los bordes de las hojas de la veleta que penetran se deberán afilar. cuidando que no se altere el ángulo de 90° comprendido entre ellas. Equipo a. Las dimensiones de la veleta deberán ser las especificadas en la Tabla 1.

3 Veletas. Salas J. Fuentes: J. 2 (1981) Fig.Fig. Vol. y De Justo A.4 Tipos de veletas .

La fuerza de giro deberá aplicarse a las varillas quienes la trasmiten a la veleta. que se evite el desarrollo de fricción entre ellas y las paredes del revestimiento o de la perforación. La precisión de la lectura del giro deberá ser tal.2 kPa (25 lb/pie2) en la resistencia al corte. Varillas de extensión La veleta deberá operarse desde la superficie conectándola con varillas de torsión. Estas varillas deberán ser de un diámetro tal. Las varillas de giro deberán guiarse de tal manera. Rotación. Es preferible aplicar la torsión a la veleta mediante un engranaje de transmisión.Tabla 2. Dimensiones aconsejables para aplicación del método b. En ausencia de este. puede aplicarse directamente el giro mediante una llave de torsión o algo equivalente. que no sea excedido su límite elástico cuando la veleta sea sometida a su capacidad plena y deberán acoplarse muy bien. ocurra cuando se aplique la rotación. es esencial calibrar las varillas de rotación antes de emplearlas. . Estos cojinetes deberán estar previstos de sellos que eviten la entrada de suelo en ellos. al ejecutar el ensayo. La magnitud del giro de la varilla (si lo hubiera) deberá establecerse en grados/pie/unidad de momento. Si se emplea revestimiento para la veleta. que no produzca una variación mayor de ± 1. Nota: Si es necesario determinar curvas de Momento vs. con su correspondiente dispositivo de medición. la calibración deberá efectuarse por lo menos hasta la profundidad máxima esperada. para el ensayo. para evitar cualquier posibilidad de que el ajuste del acople. Esta corrección se hace progresivamente más importante a medida que aumenta la profundidad. las varillas de torsión deberán equiparse con cojinetes bien lubricados en los sitios donde ellas pasen a través del mismo. de acero.

. Con aparatos de transmisión. Cuando se emplee revestimiento para la veleta. que alcanzan la falla con una deformación pequeña. se deberá avanzar con ella hasta una profundidad no menor de cinco veces el diámetro del revestimiento por encima de la profundidad deseada para la punta de la veleta. Se deberá registrar el momento máximo. si las condiciones lo exigen. se rota rápidamente la veleta un mínimo de 10 revoluciones.1°/seg. Durante la rotación de la veleta. Ensamblado de la veleta en campo 4.Fig 5. Generalmente se requieren para la falla. cuidando que no se aplique torsión durante dicho empuje. mediante un simple empuje hasta la profundidad a la cual se va a efectuar el ensayo. es aconsejable anotar los valores intermedios del momento obtenidos en ese instante. excepto en arcillas muy blandas en las cuales el tiempo de falla puede elevarse a 10 o 15 minutos. inmediatamente después se determinará la resistencia remoldeada. En materiales más duros. una profundidad de por lo menos cinco veces el diámetro de la perforación. Con la veleta en posición. en todos los casos dentro del minuto siguiente al remoldeo. se deberá mantener ésta a una altura fija. Cuando no se utilice revestimiento. a intervalos de 15 seg o menores. Después de determinar el máximo momento. se puede reducir el rango del desplazamiento angular de tal manera puede obtenerse un valor razonable de las propiedades esfuerzo-deformación. se deberá suspender la perforación a una profundidad tal que el extremo de la veleta pueda penetrar dentro del suelo inalterado. Procedimiento Se introduce la veleta desde el fondo del agujero o de su revestimiento. se deberá aplicar el giro que no exceda de 0. entre 2 y 5 minutos.

existe una coincidencia aceptable entre los valores de resistencia sin drenaje dados por la fórmula y la mitad de la resistencia a la compresión simple de muestras inalteradas ensayadas en laboratorio. cuando se encuentre dentro de un revestimiento.76 m de ellos. La veleta se introduce hasta la profundidad deseada y se aplica la torsión hasta que se corte el cilindro de suelo contenido entre el perímetro de la veleta (Carlson recomienda velocidad angular de 0. no resulta afectada por las medidas de fricción. En tanto que la veleta no se halle en contacto con el suelo. y así tenemos el tu de diseño. Este espaciamiento se podrá variar cuando sea requerido con la autorización y responsabilidad del especialista a cargo. En dispositivos de veleta que funciones adecuadamente esta fricción deberá ser despreciable. El valor obtenido debe corregirse ya que las investigaciones señalan que entrega valores demasiado altos. esto es.En los casos en los cuales el suelo este en contacto con la varilla de giro. dependiendo de la calidad del muestreo. Diversas investigaciones señalan que a cierta profundidad. en aparatos en los cuales la varilla de giro este completamente aislada del suelo. Periódicamente se deberán comprobar las dimensiones de la veleta para asegurarse que no este desgastada ni distorsionada. se determina la fricción entre la varilla y el suelo por medio de ensayos de giro efectuados con varillas similares a profundidades equivalentes. Se deberán efectuar ensayos con veleta únicamente en suelos cohesivos.1º/seg). Se recomienda no hacer ensayos de veleta con espaciamientos menores de 0. inalterados y remoldeados. o en suelos en los cuales la veleta encuentre que puedan influir en los resultados.  Nota: En algunos casos no es necesario remover la veleta para el ensayo de fricción de cojinetes o guías.7. para determinar la magnitud de la fricción de las guías. se deberá realizar un ensayo de fricción con una varilla lisa al menos una vez en cada sitio. debido a la dificultad de la toma de muestras. sin la veleta colocada. No deben realizarse en ningún suelo que permita el drenaje o que se dilate durante el periodo de ensayo como arenas o limos. Para profundidades mayores la resistencia con veleta es mayor. Para corregir Bjerrum (1972) propuso una curva donde el valor de tu se multiplica por un factor l obtenido del gráfico de la figura 3. . Para determinar la magnitud de la fricción de los cojinetes o guías. Se debe efectuar el ensayo de fricción de la varilla por lo menos una vez en cada sitio.

Cálculos Se calcula la resistencia al corte del suelo mediante el empleo de la siguiente expresión: ( Donde: T = Momento de giro en N-m (lb-pie) S = Resistencia al corte de la arcilla en kPa (lb/pie2) K = Constante que depende de las dimensiones y de la forma de la veleta m3 (pies 3) tal como se indica en las operaciones de la Tabla 3..6 Gráfico para corregir el valor de resistencia (Bowles J.Fig. 1982) 5. ) .

. Valor de la constante K (m3 o pies3) Periódicamente deberán comprobarse las dimensiones de la veleta para asegurarse de que no esté desgastada ni distorsionada. Consiste en insertar una veleta dentro del suelo y aplicar una torsión. lecturas intermedias para el ensayo inalterado.  Número de la perforación. Informe Para cada ensayo de veleta se deben registrar los siguientes datos:  Fecha del Ensayo. La resistencia al corte sin drenar (tu) se puede calcular mediante la siguiente expresión 6. si se requieren.Tabla 3. Donde: D = diámetro de la veleta (mm o pulg) H = altura de la veleta (mm o pulg) d = diámetro de la varilla (mm o pulg) El ensayo se aplica en depósitos cohesivos blandos donde la perturbación es crítica.  Tamaño y forma de la veleta (ahusada o rectangular).  Lectura máxima del momento y.  Profundidad del extremo de la veleta por debajo del revestimiento o fondo del hueco.  Profundidad del extremo de la veleta.

1era edición.  Adicionalmente se deben anotar las observaciones sobre la perforación:  Número del sondeo. y Notas sobre cualquier clase de desviaciones con respecto al procedimiento normal de ensayo. Posse. Bibliografía   Ayala C.  Condiciones del suelo en el sitio. si tiene camisa o no.J. Instituto Geológico y Minero de España. F. esto es. (2006) Manual de ingeniería de taludes. Lectura máxima del momento para el ensayo remoldeado. A.. El terreno.  Cota de referencia.  Sitio. F.. González. Madrid. M. Edicions UPC . (2011).  Observaciones sobre la resistencia o a la penetración. Velocidad del remoldeo. J. 7.  Descripción de la veleta.  Descripción del método para aplicar y medir el momento.  Método de ejecución de la perforación.  Nombres del inspector de la perforación y del ingeniero supervisor.   Tiempo del ensayo hasta la falla.