12a ensayos in situ spt
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Ensayos in situ (I)
(64.08) Mecánica de SuelosFIUBA
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos
Intro a los ensayos in-situn
situ
Ens
ayos
in
Ensayo SPTn
situ
• El ensayo de penetración standard (SPT) es un ensayo de campoS id l i t i l t ió d l
Ens
ayos
in • Se mide la resistencia a la penetración del terreno mediante la hinca dinámica de un sacamuestras que tiene una forma normalizadasacamuestras que tiene una forma normalizada
Ensayo SPTn
situ
• El sacamuestras se hinca 45 cm en el fondo de una perforación mediante golpes de una mazade 63 5 kg que cae desde 76 cm de altura
Ens
ayos
in de 63.5 kg que cae desde 76 cm de altura• Aunque se recupera una muestra, este no es el
objetivo principal del ensayoobjetivo principal del ensayo
Resultado del ensayo SPTn
situ
Ens
ayos
in
Resultado del ensayo SPTn
situ
• Hay dos resultados posibles– NSPT: Un número entero adimensional igual a la
cantidad de golpes necesarios para que el
Ens
ayos
in cantidad de golpes necesarios para que el sacamuestras penetre en el terreno los últimos 30 cm
– Rechazo: más de 50 golpes para 15 cm, más de 100 g p pgolpes o 10 golpes sin ningún avance: Se informa como NN/pp, donde pp es la penetración total en centímetros para NN golpescentímetros para NN golpes
Normas ASTM D 1586 y D 6066
n si
tuE
nsay
os in
n si
tu • Es una norma que no establece un equipo y di i t ú i d i it
Ens
ayos
in procedimiento único de ensayo sino que permite diferentes diseños
n si
tu • Es una norma más moderna que permite obtener lt d á titi
Ens
ayos
in un resultado más repetitivo• Introduce los conceptos de corrección del
lt d d l dif t f tresultado del ensayo por diferentes factores• Está orientada a la evaluación del potencial de
licuefacción de materiales granulareslicuefacción de materiales granulares incoherentes
El objeto del SPT no es la toma de muestras
n si
tuE
nsay
os in
Correcciones a la medición de campo
n si
tu
• N es el número medido en el campo (golpes necesarios para que el sacamuetras entre los últimos 30 cm de un total de 45 cm)
Ens
ayos
in últimos 30 cm de un total de 45 cm)• El resultado se corrige por
Energía aplicada– Energía aplicada– Profundidad– Otras causas menores: napa de agua diámetro deOtras causas menores: napa de agua, diámetro de
perforación, peso de barras, etc.
Corrección por energía aplicada: N a N60
n si
tu
• La energía potencial nominal (W x H) es 475 J• La energía realmente aplicada varía entre el 30%
l 100% d l f ió d l i
Ens
ayos
in y el 100% de ese valor en función del equipo empleado y la técnica de ensayoS li N fi i i d l 60%• Se normaliza N para una eficiencia del 60%
ER60 60% 475
ERN NJ
= ⋅⋅
Corrección por nivel de tensiones: N60 a (N1)60
n si
tu
• Para un suelo uniforme, la resistencia a la penetración varía con la presión efectiva p0 del suelo (profundidad)
Ens
ayos
in suelo (profundidad)• El N1 significa 1 atm
N1( )60= N ⋅
ER60% ⋅475J
⋅CN
CN =100kPaσ v0
'
Corrección por otros factores de ensayo
n si
tuE
nsay
os in
Corrección por otros factores de ensayo
n si
tuE
nsay
os in
ER( )1 60 60% 475 N B S RERN N C C C C
J= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅
SPT y correlaciones de parámetros
n si
tu
• El SPT es un ensayo que tiene muchas correlacionesE i t t b ó l ló N d
Ens
ayos
in • Es importante saber cómo se calculó N en cada caso
Algunos informan el número de campo sin– Algunos informan el número de campo sin correcciones: N
– Otros efectúan todas las correcciones excepto la de pnivel de tensiones: N60
– Otros efectúan todas las correcciones: (N1)60
• Las correlaciones existentes usan diferentes definiciones de SPT
Arenas: estimación de Dr
n si
tuE
nsay
os in
Arenas: estimación de Dr
n si
tuE
nsay
os in
En estos gráficos hay que usar N60, no (N1)60
Arenas: estimación de Dr: ensayos de calibración
n si
tuE
nsay
os in
Arenas: estimación de ⎞max
n si
tu
• Procedimiento 1– Se estima ⎞max a partir del resultado de SPT
P di i 2
Ens
ayos
in • Procedimiento 2– Se estima Dr a partir del resultado de SPT
Se estima ⎞ a partir de D de la obser ación de la– Se estima ⎞max a partir de Dr y de la observación de la muestra
• Procedimiento 3 (recomendado)Procedimiento 3 (recomendado)– Se estima Dr a partir del resultado de SPT
– Se observa la muestra y se estima ⎞cSe observa la muestra y se estima ⎞c
– Se aplica la ecuación de Bolton: ⎞max [p,Dr]
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 1
n si
tu
0 34
Ens
ayos
in 0.34
Natanφ
⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=12 20
maxv
atm
atan
p
φ σ⎢ ⎥=⎢ ⎥+⎢ ⎥⎣ ⎦
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 2
n si
tuE
nsay
os in
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 3
n si
tuE
nsay
os in
( )[ ]( )3 100 3tc c r atmD Q ln p pφ φ− = ° − − °
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 3
n si
tuE
nsay
os in
36°
Arenas: estimación de rigidez en función de la densidad relativa
n si
tu
hiperbola deKondner
iE
dσ
dfσ
uσ
( )
1
11
1
dfR
E N
εσε
=+
Ens
ayos
in
resultadoexperimental
dfσ( )( )
31i
ni atm atm
E N
E C p p p
φ σ−
= ⋅
1εσ
( )[ ]
2
1
100 1000
2 logr rC D D
n C
≅ + +
≅ − 1
11
df
i df
RE σ
σε
=+
[ ]
[ ]
2
2
2 log0.7 0.1
4 2f r
n CR D
φ
≅
= +
1εfε[ ]2 4 2N tanφ π φ= +
Arcillas: Estimación de su
n si
tu
La correlación su – SPT es débil
Ens
ayos
in
[ ] 6s kPa N=[ ] 706us kPa N
Arcillas: Estimación de su
n si
tu
La correlaciónsu – SPT es débil
Ens
ayos
in 3.0
1.5
0.600.75
0.72700.2
0.195
u
atm
s Np
=0. 5
Arcillas: su-SPT complementa-do con medición de humedad
n si
tu
• En arcillas remoldeadas, la resistencia al corte no drenada sur es función de la humedad
Ens
ayos
in
sur = 1.7exp −4.6 LI⎡⎣ ⎤⎦ patm
ω − LP LI =
ω LPLL − LP
• La muestra de arcillaobtenida con el SPT
ti l h d dmantiene la humedad
Arcillas: su-SPT complementa-do con medición de humedad
n si
tu
• En arcillas inalteradas, su es también función de la historia de tensiones del material
Ens
ayos
in
( )( )0.11 0.0037
0 23 0 04u vcs IP
s
σ
σ
= +
= ±( )0.23 0.040.01 0.0117
u vc
tc u v tc
ss
σφ σ φ
±
< <
• El cociente su/surse denomina
ibilid dsensibilidad de una arcilla
Arcillas: su-SPT complementa-do con medición de humedad
n si
tu
0 72
• Por un lado– Se mide SPT y se calcula
Ens
ayos
in
su = 0.29N700.72 patm
• Por otro lado– Se mide sur y ω– Con el gráfico se estima S
Se calcula
su = S ⋅ sur
– Se calcula
• Se comparan ambos• Se comparan ambos resultados
Arcillas: Estimación de ⌠vc y OCRcon SPT
n si
tu
con SPT
Ens
ayos
in
70 700.47 0.58vc atm atm vN p OCR N pσ σ= =
su: Precaución - TC vs TEn
situ
Ens
ayos
in
Arcillas: Estimación de rigidez mediante correlación Eui/su vs OCR
n si
tuE
nsay
os in
Mayne: Is One Number Enough???
DR = relative densityγT = unit weightLI = liquefaction index
cu = undrained strengthγT = unit weightI = rigidity index
n si
tu
LI = liquefaction indexφ' = friction anglec' = cohesion intercept
IR = rigidity indexφ' = friction angleOCR = overconsolidation
Ens
ayos
in eo = void ratioqa = bearing capacityσ ' = preconsolidation
K0 = lateral stress stateeo = void ratioV = shear wave σp = preconsolidation
Vs = shear waveE' = Young's modulusSAND
Vs = shear waveE' = Young's modulusCc = compression index
NΨ = dilatancy angleqb = pile end bearingf = pile skin friction
qb = pile end bearingfs = pile skin frictionk = permeability fs = pile skin frictionp m yqa = bearing stress CLAY
Mayne 2001
Bibliografía
• Básica– Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed.
Limusan si
tu
Limusa• Complementaria
– FHWA (2001) Manual on subsurface investigations
Ens
ayos
in
– FHWA (2001). Manual on subsurface investigations. NHI-01-031.
– FHWA (2006). Soils and Foundations I y II. NHI-06-088– USACE (2001). Geotechnical Investigations. EM 1110-
1-1804
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