Experiencia en presiometría para el cálculo de cimentaciones en los suelos detríticos de Madrid

Transcripción

1 Experienia en presiometría para el álulo de imentaiones en los suelos detrítios de Madrid J.I. Ortega A. Berenguer R.C. Pugh Objetivos de la presentaión. Presentar algunas de las ventajas de inluir el ensayo presiométrio omo una herramienta habitual en el reonoimiento del terreno 2. Comentar un aso prátio en el que se ha utilizado un modelo elástio no lineal para el análisis de los presiómetros y para la prediión de asientos de la imentaión. Estableer algunas onlusiones generales sobre los resultados obtenidos

2 Índie. El Elastmeter II, de Oyo Corporation 2. Presentaión del aso prátio analizado. Fundamentos básios del modelo elástio no lineal hiperbólio 4. Apliaión del modelo hiperbólio al análisis del ensayo presiométrio 5. Conlusiones El Elastmeter II, de Oyo Corporation 2

3 El Elastmeter II de Oyo Corporation -Presiómetro preperforado (PBP) -Elemento dilatante tipo monoélula -Presión radial máxima 2 Mpa -Dimensiones de la amisa: Longitud 52 mm Diámetro 72 mm - Equipado on transdutores de presión y de desplazamiento El Elastmeter II de Oyo Corporation sensor de desplazamiento amisa Habitáulo eletrónio Habitáulo del sensor de desplazamiento

4 El Elastmeter II de Oyo Corporation?? Bombona PC portátil Manómetro Caja de datos El Elastmeter II de Oyo Corporation 4

5 Presentaión del aso prátio analizado Caso prátio analizado: Parque Empresarial Adequa (Madrid) 25 plantas sobre rasante 4 plantas de sótano Parela:. m 2 5

6 Caso prátio analizado: Parque Empresarial Adequa (Madrid) Campaña de reonoimiento geoténio de ampo realizada: - 25 sondeos a testigo ontinuo entre 2 y 4 m de profundidad - 9 ensayos de penetraión dinámia ontinua DPSH entre 9 y 6 m de profundidad - 8 ensayos presiométrios Elastmeter II (onentrados en tres de los sondeos) ENSAYOS DE LABORATORIO UNIDADES Plan ensayos de laboratorio: APERTURA Y DESCRIPCIÓN DE MUESTRAS (ASTM-D2488) 5 DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD NATURAL (UNE./9) 9 DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD (UNE./94) 9 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO (UNE./95) 5 LIMITES DE ATTERBERG (UNE./94 Y.4/94) 5 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS RESISTENTES DE UNA MUESTRA DE SUELO EN EL EQUIPO TRIAXIAL UU, CU Y CD (UNE.42/98) 8 RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE (UNE.4/9) 7 ENSAYO DEL HINCHAMIENTO LIBRE DE UN SUELO EN EDÓMETRO (UNE.6/96) ENSAYO PARA CALCULAR LA PRESIÓN DE HINCHAMIENTO DE UN SUELO EN EDÓMETRO (UNE.62/96) ANÁLISIS DE CONTENIDO EN SULFATOS (EHE 98 ANEJO 5) DETERMINACIÓN DEL GRADO DE ACIDEZ BAUMANN-GULLY (EHE-98 ANEJO 5) 4 4 Caso prátio analizado: Parque Empresarial Adequa (Madrid) Faies Madrid Corte geológio representativo 6

7 ÍNDICES N SPT, N 6 Caso prátio analizado: Parque Empresarial Adequa (Madrid) Faies Madrid Sustrato Mioeno, zonas de borde de la Cuena Teriaria: Sedimentos detrítios: arenas arillosas-arillas arenosas (arenas tosquizastosos arenosos). Unidad UM Relaión N - profundidad 75, , 75, NIVEL FREÁTICO 7, COTA (m) 695, 69, 685, 68, 675, 67, N(SPT) N(6) Valores más freuentes según Esario (985) Caso prátio analizado: Parque Empresarial Adequa (Madrid) Unidad UM Arenas Tosos tosquizas arenosos GRANULOMETRÍA TRIAXIAL UU TRIAXIAL CU TRIAXIAL CD Gravas (%) Arenas (%) Finos (%) Humedad Natural (%) PESO ESPECÍFICO NATURAL (g/m) PESO ESPECÍFICO SECO (g/m) RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE (kp/m 2 ) C (kp/m 2 ) Φu(º) C (kp/m 2 ) Φ(º) C (kp/m 2 ) Φ (º) PRESIÓN MÁXIMA HINCHAMIENTO (kp/m 2 ) Media,4 45,5 5,5 4,4 2,4,87 2,7,8 5,7,9 * 24,*,8 27,7,6,69 Desv. 2, 8, 8,5,,6,5,9,2,9 - -,7,7,5, Estándar Máximo 8,6 55,8 7,5 7,4 2,24,98 4,6,9 8,52 - -,6,9,7,98 Mínimo,7 28, 4,8 2,7 2,2,78,6,6 2,95 - -,4 24,7,4,28 Media 5, 68,6 26, 6,7 2,5,84,9* Desv. 4,2 6,7 9,2,,, Estándar Máximo 9,4 74,7 8, 6,8 2,5, Mínimo,6 59, 7,4 6,6 2,4, HINCHAMIENTO LIBRE (%) Ensayos en tosos arenosos S-2 Ensayos en arenas tosquizas SONDEO PROFUNDIDAD PRESIÓN DE FLUENCIA P F PRESIÓN LIMITE P L 9,5-, m 2, MPa 5, MPa S-2 S-24 4,7-5,2 m,4 MPa 9,2 MPa 8,-8,6 m,8 MPa 7,9 MPa 29,6-, m 5,4 MPa 6, MPa 7,5-8, m 4,2 MPa 6, MPa 9,-9,5 m,8 MPa 2,7 MPa,5-, m 4,6 MPa 2,4 MPa 9,5-4, m 5, MPa 4, MPa 7

8 8 Fundamentos básios del modelo elástio no lineal hiperbólio Fundamentos básios del modelo elástio no lineal hiperbólio b a Dunan & Chang (97) u f f E

9 Fundamentos básios del modelo elástio no lineal hiperbólio Triaxial G Sondeo S-24 Profundidad:2m Tensiones de onfinamiento:,5 Kp/m 2,5 Kp/m 2, Kp/m Deformaión axial (%) Fundamentos básios del modelo elástio no lineal hiperbólio Modulo de deformaión iniial E (kp/m 2 ), n E k Pa Pa Tensión de onfinamiento σ (kp/m 2 ),5 2 2,5 Triaxial S2 Triaxial S2. Triaxial S.24 Modelo - datos triaxial k=2 n=,64 Jambu (96) n Eur kur Pa Pa Dunan & Chang (97),5 4 9

10 Fundamentos básios del modelo elástio no lineal hiperbólio Ventajas: - El modelo hiperbólio es un modelo hipoelástio (inrementalmente isótropo) muy utilizado en modelaión numéria, y que permite una mejor aproximaión al problema real que los modelos senillos elástios lineales, pero también, en muhas oasiones, que los muy utilizados modelos elastoplástios on el tramo elástio lineal (Potts et al., 2) - El modelo es senillo oneptual y matemátiamente, y refleja la nolinealidad y la dependenia tensional de la respuesta del suelo. Asimismo, permite aproximar razonablemente bien los proesos de arga-desarga (Algunas de sus) Desventajas: - No permite reproduir fenómenos de dilatania - Cera de rotura presenta algunos problemas oneptuales: no puede reproduir el softening; al ser inrementalmente isótropo las direiones prinipales del tensor de inremento de tensión y del tensor de deformaiones siempre oiniden; un valor de onstante implia que KVOL disminuye proporionalmente a ETAN Apliaión del modelo hiperbólio al análisis del ensayo presiométrio

11 Análisis del presiómetro on un modelo hiperbólio 2 r r r G f Deformaión de la avidad Denby & Clough, 98 E f dp d Palmer, 972 d dp 2 G f p h f ln 2G f Curva de expansión de la avidad Análisis del presiómetro on un modelo hiperbólio,4 d dp 2 G f,5, d /dp (m 2 /kp),25,2,5 R f /( - ) f valores medidos,,5 /(2 G ),,,2,,4,5,6,7,8,9,

12 Análisis del presiómetro on un modelo hiperbólio 5 f p h ln 2G f 45 4 Registro presiómetro Modelo analítio 5 Presión apliada P (kp/m 2 ) ,,2,,4,5,6,7,8,9, Deformaión de la avidad Análisis del presiómetro on un modelo hiperbólio 8 7 Registro presiómetro Modelo analítio 6 ( a vees el enaje no es tan bueno ) Presión apliada P (kp/m 2 ) 5 4 2,2,4,6,8,,2,4 Deformaión de la avidad 2

13 Simulaión numéria del ensayo presiométrio Reproduión del estado tensional del suelo en las distintas fases del ensayo on tensión ontrolada. Fase iniial: Estado tensional in situ 2. Fases suesivas: Reproduión de distintos inrementos de presión radial (P) hasta alanzar presión máxima del ensayo analizado -Geometría axisimétria; eje de simetría=eje de ordenadas -Radio externo = vees radio avidad (a ) -Malla de elementos uadrilaterales de 8 nodos Simulaión numéria del ensayo presiométrio

14 Simulaión numéria del ensayo presiométrio 6, Curva presiométria registrada Ajuste obtenido mediante modelaión numéria Definiión de los parámetros onstitutivos del modelo elástio no lineal hiperbólio 5, 4, Parámetro Valor Número k 86 Exponente n,2 Ratio de rotura, R f,45 Desviador de rotura, ( - ) f,26 MPa P (MPa), 2,,,,,,2,,4,5,6,7,8,9, Comparativa presiómetro-triaxial Módulo de deformaión E (MPa), 2, 4, 6, 8,, 2, 5 E Et R f E ( ) f 2 Profundidad z (m) Ei CD Ei CU Ei UU Et CD Et CU 5 4 Et UU Et presiómetros Módulos elástios para =% Valores más freuentes según Esario (985) 4

15 Conlusiones Conlusiones () -Si bien el ensayo presiométrio es una herramienta de reonoimiento del terreno onoida en España, fundamentalmente utilizada en estudios geoténios para proyetos de túneles, su uso dista de poderse onsiderar omo generalizado -Sin embargo, las ventajas que inorpora la inlusión de este ensayo en la araterizaión del subsuelo permiten pensar en que su popularizaión puede produirse de forma natural en el orto plazo, omo ya ourre en otros países -Como ejemplo de las posibilidades del ensayo, se ha presentado una metodología de análisis del presiómetro basada en el onoido modelo elástio hiperbólio de Dunan & Chang (97) -Este modelo onstitutivo puede presentar un buen ajuste on la respuesta del terreno en suelos que no presenten un softening marado, o bien si el análisis se realiza en el tramo pre-fluenia 5

16 Conlusiones (2) -El modelo elástio hiperbólio se inluye en la mayoría de programas omeriales de álulo, lo ual failita su apliaión prátia en el estudio de imentaiones, y permite ajustar los parámetros del modelo mediante la simulaión numéria del ensayo -En el aso analizado, los módulos de deformaión obtenidos on esta metodología han resultado dentro de los valores esperables, de auerdo a la literatura ténia disponible Experienia en presiometría para el álulo de imentaiones en los suelos detrítios de Madrid Graias por su atenión 6