Ensayo SPT. (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso:

Transcripción

1 (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar

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 2

3 Intro a los ensayos in-situ 3 (FHWA)

4 El ensayo de penetración standard (SPT) es un ensayo de campo Se mide la resistencia a la penetración del terreno mediante la hinca dinámica de un sacamuestras que tiene una forma normalizada 4

5 El sacamuestras se hinca 45 cm en el fondo de una perforación mediante golpes de una maza de 63.5 kg que cae desde 76 cm de altura Aunque se recupera una muestra, este no es el objetivo principal del ensayo 5

6 Resultado del ensayo SPT 6

7 Resultado del ensayo SPT Hay dos resultados posibles N SPT : Un número entero adimensional igual a la 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 golpes o 10 golpes sin ningún avance: Se informa como NN/pp, donde pp es la penetración total en centímetros para NN golpes 7

8 Normas ASTM D 1586 y D

9 D1586 es una norma que no establece un equipo y procedimiento único de ensayo sino que permite diferentes diseños 9

10 D6066 es una norma más moderna que permite obtener un resultado más repetitivo Introduce los conceptos de corrección del resultado del ensayo por diferentes factores Está orientada a la evaluación del potencial de licuefacción de suelos de grano grueso incoherentes 10

11 El objeto del SPT no es la toma de muestras 11

12 Correcciones a la medición de campo 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) El resultado se corrige por Energía aplicada Profundidad Otras causas menores: napa de agua, diámetro de perforación, peso de barras, etc. 12

13 Corrección por energía aplicada: N a N 60 La energía potencial nominal (W x H) es 475 J La energía realmente aplicada ER varía entre el 30% y el 100% de ese valor en función del equipo y la técnica de ensayo Se normaliza N para una eficiencia del 60% = 60% 475J 13

14 Corrección por nivel de tensiones: N 60 a (N 1 ) 60 Para un suelo uniforme, la resistencia a la penetración varía con la presión efectiva p 0 del suelo (profundidad) El N 1 significa 1 atm (EPRI 1990) = 60% 475J = 100kPa 14

15 Corrección por otros factores de ensayo 15

16 Corrección por otros factores de ensayo 16 = 60% 475J

17 SPT y correlaciones de parámetros El SPT es un ensayo que tiene muchas correlaciones Es importante saber cómo se calculó N en cada caso Algunos informan el número de campo sin correcciones: N Otros efectúan todas las correcciones excepto la de nivel de tensiones: N 60 Otros efectúan todas las correcciones: (N 1 ) 60 Las correlaciones publicadas en diferentes épocas usan diferentes definiciones de SPT 17

18 Arenas: estimación de 18

19 Arenas: estimación de (EPRI 1990) 19 En estos gráficos hay que usar N 60, no (N 1 ) 60

20 Arenas: estimación de calibración : ensayos de 20 (EPRI 1990)

21 Arenas: estimación de max Procedimiento 1 Se estima max a partir del resultado de SPT Procedimiento 2 Se estima a partir del resultado de SPT Se estima max a partir de y de la observación de la muestra Procedimiento 3 (recomendado) Se estima a partir del resultado de SPT Se observa la muestra y se estima Se aplica la ecuación de Bolton: max [, ] 21

22 Arenas: estimación de max Procedimiento 1 = atan (EPRI 1990)

23 Arenas: estimación de max Procedimiento 2 23 (EPRI 1990)

24 Arenas: estimación de max Procedimiento 3 (Bolton 1986) = 3º ln 100 3º 24

25 Arenas: estimación de max Procedimiento

26 Arcillas: Estimación de La correlación ( 1 ) 60 es débil = 7 kpa 26 (EPRI 1990)

27 Arcillas: Estimación de La correlación ( 1 ) 60 es débil = (EPRI 1990) 27

28 Arcillas: ( 1 ) 60 complementado con medición de humedad En arcillas remoldeadas, la resistencia al corte no drenada s ur es función de la humedad = 1.7 exp 4.6 = (EPRI 1990) La muestra de arcilla obtenida con el SPT mantiene la humedad 28

29 Arcillas: ( 1 ) 60 complementado con medición de humedad En arcillas inalteradas, s u es también función de la historia de tensiones del material = = < < (EPRI 1990) El cociente s u /s ur se denomina sensibilidad de una arcilla 29

30 Arcillas: ( 1 ) 60 complementado con medición de humedad Por un lado se mide (N 1 ) 60 y se calcula. = 0.33 Por otro lado Se mide s ur y ω Con el gráfico se estima S Se calcula = Se comparan ambos resultados (EPRI 1990) 30

31 Arcillas: Estimación de con SPT y OCR (EPRI 1990) = 0.40 OCR =

32 Mayne: Is One Number Enough??? c u = undrained strength g T = unit weight I R = rigidity index f' = friction angle OCR = overconsolidation K 0 = lateral stress state e o = void ratio V s = shear wave E' = Young's modulus C c = compression index q b = pile end bearing f s = pile skin friction k = permeability N SAND D R = relative density g T = unit weight LI = liquefaction index f' = friction angle c' = cohesion intercept e o = void ratio q a = bearing capacity p ' = preconsolidation V s = shear wave E' = Young's modulus = dilatancy angle q b = pile end bearing f s = pile skin friction 32 q a = bearing stress CLAY (Mayne 2001)

33 Bibliografía Básica Kulhawy & Mayne. Manual on estimating soil properties for foundation design. EPRI (fuente de figuras) Complementaria FHWA (2001). Manual on subsurface investigations. NHI FHWA (2006). Soils and Foundations I y II. NHI USACE (2001). Geotechnical Investigations. EM