Ensayo SPT. (84.07) Mecánica de Suelos y Geología FIUBA

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1 (84.07) Mecánica de Suelos y Geología 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 Intro a los ensayos in-situ SPT Ensayo S (FHWA)

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

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

6 SPT Ensayo S Resultado del ensayo SPT

7 Resultado del ensayo SPT Hay dos resultados posibles N SPT : Un número entero adimensional igual a la cantidad d 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

8 Normas ASTM D 1586 y D 6066 SPT Ensayo S

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

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 materiales granulares incoherentes

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

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.

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% N 60 = N ER 60% 475J

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 ( N ) 1 60 = N C N = 100kPa ' σ v0 ER 60% 475J C N (EPRI 1990)

15 Corrección por otros factores de ensayo SPT Ensayo S

16 Corrección por otros factores de ensayo SPT Ensayo S ER N1 = N C C C C 60 60% 475J ( ) N B S R

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 i i de SPT

18 SPT Ensayo S Arenas: estimación de D r

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

20 Arenas: estimación de D r : ensayos de calibración SPT Ensayo S (EPRI 1990)

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

22 Arenas: estimación de max Procedimiento 1 φ max = atan N σ v p atm (EPRI 1990)

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

24 Arenas: estimación de max Procedimiento 3 SPT Ensayo S (Bolton 1986) [ ] ( ) φ φ = 3 D Q ln 100 p p 3 tc c r atm

25 Arenas: estimación de max Procedimiento 3 SPT Ensayo S 36

26 Arenas: estimación de rigidez en función de la densidad relativa σ d = 1 E i + ε 1 R f ( N 1 ) ( ) E = C p p p i atm atm φ n [ ] σ 3 ε 1 ( 2 ) r r C D + D n R N σ d hiperbola de σ u Kondner E i σ df resultado experimental log C σ = f 2 = D [ 4 φ 2 ] 2 φ = tan π + φ r d 1 E i + ε 1 R σ f df ε 1 (Núñez 2006) ε f ε 1

27 Arcillas: Estimación de s u La correlación s u SPT es débil s u ( ) 60 kpa = 7 N 1 (EPRI 1990)

28 Arcillas: Estimación de s u La correlación s u SPT es débil s u = 0.33 p atm 0.17 ( N ) (EPRI 1990)

29 Arcillas: s u -SPT complementado con medición de humedad En arcillas remoldeadas, la resistencia al corte no drenada s ur es función de la humedad s ur = 1.7exp 4.6 LI LI = ω LP LL LP p atm (EPRI 1990) La muestra de arcilla obtenida con el SPT mantiene la humedad d

30 Arcillas: s u -SPT complementado con medición de humedad En arcillas inalteradas, s u es también función de la historia de tensiones del material s u ( IP) ( ± ) σ = + σ su = ± vc 0.01φ < s σ < φ vc tc u v tc (EPRI 1990) El cociente s u /s ur se denomina sensibilidad d de una arcilla

31 Arcillas: s u -SPT complementado con medición de humedad Por un lado Se mide SPT y se calcula s u = N 1 Por otro lado ( ) p atm Se mide s ur y ω Con el gráfico se estima S Se calcula s u = S s ur Se comparan ambos resultados (EPRI 1990)

32 Arcillas: Estimación de vc y OCR con SPT SPT Ensayo S σ = 0.47N p OCR = 0.58N p (EPRI 1990) vc 70 atm 70 atm v σ

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

34 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

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