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