Ensayos in situ (II) (64.08) Mecánica de Suelos FIUBA

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1 (II) (64.08) Mecánica de Suelos FIUBA

2 Índice SPT: Standard Penetration Test SPT CPT CPT: Cone Penetration Test PLT: Plate Load Test PMT: Pressuremeter Test VST: Vane Shear Test DMT: Dilatometer Test PMT VST DMT Métodos geosísmicos

3 Descripción del ensayo CPT El ensayo de penetración estática de cono (CPT) es un ensayo de campo Se mide la resistencia i a la penetración del terreno mediante la hinca estática de un cilindro instrumentado con punta cónica

4 Descripción del ensayo CPT

5 Descripción del ensayo CPT n f s : Fricción lateral u bt : Presión neutra q c : Resistencia de punta

6 Modelos de piezocono

7 Corrección de valores medidos A q c se le descuenta la presión efectiva de tapada y la presión neutra A f s se le descuenta la diferencia de presiones neutras en los extremos del cilindro lateral f s q c

8 Corrección de valores medidos ( 1 ) q T = qc + a ubt a depende del piezocono ua s s2 ubtas 1 ft = fs + A R B f q = FR= = u q T bt q u σ o c v0 s ft u bt x100 f s q c

9 Un resultado típico n Sand Clay Crust

10 n Identificación de suelos con CPT

11 Arenas: Estimación de D r

12 Arenas: Estimación de max

13 n Arcillas: Estimación de s u vs q c - primeros resultados

14 Arcillas: s u vs q c antes y después de las correcciones n

15 Arcillas: OCR vs q c antes y después de las correcciones n

16 Arcillas: s u vs q c expresión recomendada s u = q σ T v0 N k E N = ln k s u Es N k u

17 Ensayo de consolidación de arcillas in n

18 CPT-S: sísmica de refracción

19 CPT-S: sísmica de refracción

20

21 Índice SPT: Standard Penetration Test SPT CPT CPT: Cone Penetration Test PLT: Plate Load Test PMT: Pressuremeter Test VST: Vane Shear Test DMT: Dilatometer Test PMT VST DMT Métodos geosísmicos

22 Ensayo de carga en placa PLT n Sfriso 2006

23 Ensayo de carga en placa PLT n Sfriso 2006

24 Coeficiente de reacción de la subrasante - definición El coeficiente de reacción de la subrasante es el cociente entre la presión p aplicada sobre una placa rígida y el asentamiento δ medido k = k s p δ

25 Coeficiente de reacción de la subrasante teoría elástica La teoría de la elasticidad 2D predice que k s E B Puede aproximarse como k s 1.35 E B B L

26 Ensayo de carga en placa: un resultado n Sfriso 2006

27 Índice SPT: Standard Penetration Test SPT CPT CPT: Cone Penetration Test PLT: Plate Load Test PMT: Pressuremeter Test VST: Vane Shear Test DMT: Dilatometer Test PMT VST DMT Métodos geosísmicos

28 Presurímetro Menard Es un ensayo standard en Francia Se emplea para medir propiedades de rigidez y resistencia in Existe una norma que permite interpretar sus resultados (DTU 13.2)

29 Presurímetro Menard

30 Presurímetro Menard

31 Parámetros que se miden

32 Parámetros que se miden

33 Índice SPT: Standard Penetration Test SPT CPT CPT: Cone Penetration Test PLT: Plate Load Test PMT: Pressuremeter Test VST: Vane Shear Test DMT: Dilatometer Test PMT VST DMT Métodos geosísmicos

34 Ensayo de veleta VST

35 Ensayo de veleta VST

36 Índice SPT: Standard Penetration Test SPT CPT CPT: Cone Penetration Test PLT: Plate Load Test PMT: Pressuremeter Test VST: Vane Shear Test DMT: Dilatometer Test PMT VST DMT Métodos geosísimicos

37 Dilatómetro Marchetti n Marchetti 2008

38 Principio de funcionamiento del DMT n

39 Dilatómetro Marchetti: un resultado n

40 Índice SPT: Standard Penetration Test SPT CPT CPT: Cone Penetration Test PLT: Plate Load Test PMT: Pressuremeter Test VST: Vane Shear Test DMT: Dilatometer Test PMT VST DMT Métodos geosísmicos

41 Propagación de ondas superficiales n

42 E25 Atenuación de ondas

43 Diapositiva 42 E25 La profundidad del bulbo de energía de las ondas R es de aproximadamente una longitud de onda. Ernesto, 30/04/2007

44 Sísmica de refracción a V1 b V2 a V3

45 Sísmica de refracción

46 Sísmica de refracción: Limitaciones del procedimiento Seisimic l c line Seisimic line A B

47 Sísmica de refracción: Un resultado n

48 Ensayo crosshole Dynamic Signal Analyzer Wire Rope Air Pressure Line Cased Borehole Orientation Rods Air Pressure Line Velocity Transducer (Trigger) Moveable Upper Weight Locking Wedge Moveable Lower Weight Assumed Path of Body Waves Grouting 3-D Geophone Air Packer

49 Ensayo downhole Inclined Hammer Blow Concrete Block Hammer Generation of Body Waves Dynamic Signal Analyzer Electrical Trigger Cased Borehole Trigger Channel Signal Channel Orientation Rod Air Pressure Line Air Packer 3-D Geophone Grouting

50 E15 Ensayo de reflexión sísmica

51 Diapositiva 49 E15 se deben detectar los tiempos de llegada de las ondas S que llegan directas, las ondas P y S que llegan reflejadas y las ondas que se refractaron. Interpretación compleja. Cuando llega una onda reflejada, se ve que los registros de los sismógrafos son muy parecidos con un pequeño decalaje en el tiempo Ernesto, 02/05/2007

52 SASW: Dispersión de ondas Rayleigh La inhomogeneidad y estratificación del terreno genera dispersión en las ondas superficiales: Las ondas de distinta frecuencia viajan a distintas velocidades Las ondas superficiales alcanzan una profundidad aprox. igual a su longitud de onda Si se mide la velocidad de propagación asociada a una frecuencia se puede obtener información sobre el medio a la profundidad de su longitud de onda

53 Ondas superficiales Medio homogéneo Amplitud(z)/Amplitud superficial z/λ λ1 λ1< 1 λ2 2 G 1 V r V fase MEDIO NO DISPERSIVO SOLUCIÓN RAYLEIGH λ Curva de dispersión

54 Medio estratificado V1 < V2 λ1 λ2 V1 > V2 λ1 λ2 V1 V2 IO NORMALMENTEE DISPERSIVO O INVERSAMENTE DISPERS IVO V1 V2 V fase λ V fase Curva de dispersión MED MEDI λ Curva de dispersión

55 Metodología de ensayo SASW Ensayos de Campo Registros Curva de Dispersión Local/Global Problema Directo/Inverso Perfil del Terreno 53

56 Ensayos de Campo - registros GEÓFONO A GEÓFONO B REGISTRO D=1m GEÓFONO A GEÓFONO B SEPARACIÓN D = 1m, 2m, 4m, 8m, 16m D=1m CONTENIDO DE FRECUENCIAS

57 Curva de dispersión local DIFERENCIA DE FASE RELATIVA DIFERENCIA DE FASE ABSOLUTA VELOCIDAD DE FASE L Criterios para la interpretación Ensayos de in ensayos SASW ONGITUD DE ONDA D=1m 55 COHERENCIA CURVA DE DISPERSIÓN LOCAL

58 Curva de dispersión global VELOCIDAD DE FASE D=1m VELOCIDAD DE FASE LONGITUD DE ONDA LONGITUD DE ONDA 56 D=16m CURVA DE DISPERIÓN GLOBAL

59 Problema Directo/Inverso PROBLEMA DIRECTO PROBLEMA INVERSO PERFIL G1;E1;H1,ρ1 G2;E2;H2,ρ2 G3;E3;H3,ρ3 λ V R CURVA DE DISPERSIÓN λ V R?? PERFIL Cantidad de estratos? Propiedades mecánicas?

60 Solución del problema inverso EMPÍRICA ANALÍTICA V R V s V R V s R λ Z λ Z El medio se supone homogéneo Ondas de Rayleigh. Se considera que el crecimiento es gradual de la rigidez con la profundidad. El perfil de velocidad de corte se determina por un cambio de escala de la curva de dispersión. Vs=α Vr; α ;Z 0.5λ El medio se supone conformado por estratos horizontales de parámetros constantes G,E,ρ y H.. El perfil de velocidad de corte se determina de forma iterativa. Se adopta la geometría y propiedades mecánicas de cada estrato y se calcula la curva dispersión del modelo. Se comparan las curvas de dispersión y con un criterio de similitud se finaliza el proceso iterativo. Se concluye que el perfil de velocidad de corte es el del modelo.

61 Perfil del terreno - Comparación entre métodos de inversión METODO EMPÍRICO WINSASW CURVA DE DISPERSIÓN PERFIL DEL TERRENO WINSASW METODO EMPÍRICO

62 Errores asociados Medición RUIDO AMBIENTE STACKING f muestreo < 2 f onda f muestreo > 2 f onda

63 Errores asociados Curva de Dispersión Experimental Perfil del terreno: No dispersivo Perfil del terreno: Normalmente dispersivo DIFE ERENCIA DE FASE ABSOLUT TA Ø D φ = f V fase = Cte φ = Kf 2 π K DIFE ERENCIA DE FASE ABSOLUT TA Ø λ1 λ2 V 1 V 1 V 2 V 2 λ1 >λ2 FRECUENCIA Hz FRECUENCIA Hz

64 Errores asociados - Problema inverso PERFIL DEL TERRENO 62 WINSASW METODO EMPÍRICO

65 Bibliografía Básica Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed. Limusa Complementaria FHWA (2001). Manual on subsurface investigations. NHI FHWA (2006). Soils and Foundations I y II. NHI USACE (2001). Geotechnical Investigations. EM

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