06b ensayo spt

Ensayo SPT

(84.07) Mecánica de Suelos y Geología

FIUBA

Índice

SPT CPT

SPT

• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test

SPT CPT

Ens

ayo

S

• PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test

PMT DMTVST

• Métodos geosísmicos

Intro a los ensayos in-situSP

TE

nsay

o S

(FHWA)

Ensayo SPTSP

T

El ensayo de penetración standard (SPT) es un ensayo de campoS id l i t i l t ió d l t

Ens

ayo

S Se mide la resistencia a la penetración del terreno mediante la hinca dinámica de un sacamuestras que tiene una forma normalizadaque tiene una forma normalizada

Ensayo SPTSP

T

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

ayo

S de 63.5 kg que cae desde 76 cm de alturaAunque se recupera una muestra, este no es el objetivo principal del ensayoobjetivo principal del ensayo

Resultado del ensayo SPTSP

TE

nsay

o S

Resultado del ensayo SPTSP

T

Hay dos resultados posibles• NSPT: Un número entero adimensional igual a la

tid d d l i l

Ens

ayo

S cantidad de golpes necesarios para que el sacamuestras penetre en el terreno los últimos 30 cmcm

• Rechazo: más de 50 golpes para 15 cm, más de 100 golpes o 10 golpes sin ningún avance: Se100 golpes o 10 golpes sin ningún avance: Se informa como NN/pp, donde pp es la penetración total en centímetros para NN golpesp g p

Normas ASTM D 1586 y D 6066

SPT

Ens

ayo

S

SPT D1586 es una norma que no establece un equipo y

di i t ú i d i it

Ens

ayo

S procedimiento único de ensayo sino que permite diferentes diseños

SPT D6066 es una norma más moderna que permite

bt lt d á titi

Ens

ayo

S obtener 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

SPT

Ens

ayo

S

Correcciones a la medición de campo

SPT

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

ayo

S últimos 30 cm de un total de 45 cm)El resultado se corrige por

E í li d• Energía aplicada• Profundidad

Ot d diá t• Otras causas menores: napa de agua, diámetro de perforación, peso de barras, etc.

Corrección por energía aplicada: Na N60

SPT

La energía potencial nominal (W x H) es 475 JLa energía realmente aplicada ER

í t l 30% l 100% d

Ens

ayo

S varía entre el 30% y el 100% de ese valor en función del equipo y la técnica de ensayoy la técnica de ensayoSe normaliza N para unaeficiencia del 60%eficiencia del 60%

60ERN N= ⋅60 60% 475J⋅

Corrección por nivel de tensiones: N60 a (N1)60

SPT

Para un suelo uniforme, la resistencia a la penetración varía con la presión efectiva p0 del suelo (profundidad)

Ens

ayo

S suelo (profundidad)El N1 significa 1 atm

(EPRI 1990)

N1( )60= N ⋅

ER60% ⋅475J

⋅CN

CN =100kPaσ v0

'

Corrección por otros factores de ensayo

SPT

Ens

ayo

S

Corrección por otros factores de ensayo

SPT

Ens

ayo

S

ER( )1 60 60% 475 N B S RERN N C C C C

J= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

SPT y correlaciones de parámetrosSP

T

El SPT es un ensayo que tiene muchas correlacionesEs importante saber cómo se calculó N en cada caso

Ens

ayo

S

• Algunos informan el número de campo sin correcciones: N

• Otros efectúan todas las correcciones excepto la de nivel de tensiones: N60

Ot f tú t d l i (N )• Otros efectúan todas las correcciones: (N1)60

Las correlaciones publicadas en diferentes épocas dif t d fi i i d SPTusan diferentes definiciones de SPT

Arenas: estimación de Dr

SPT

Ens

ayo

S

Arenas: estimación de Dr

SPT

Ens

ayo

S

(EPRI 1990)( )

En estos gráficos hay que usar N60, no (N1)60

Arenas: estimación de Dr: ensayos de calibración

SPT

Ens

ayo

S

(EPRI 1990)

Arenas: estimación de ⎞max

SPT

• Procedimiento 1– Se estima ⎞max a partir del resultado de SPT

P di i 2

Ens

ayo

S • 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

SPT

0 34

Ens

ayo

S 0.34

Natanφ

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=12 20

maxv

atm

atan

p

φ σ⎢ ⎥⎢ ⎥+⎢ ⎥⎣ ⎦

(EPRI 1990)


SPT

Ens

ayo

S

(EPRI 1990)


SPT

Ens

ayo

S

(B lt 1986)

( )

(Bolton 1986)

[ ]( )3 100 3tc c r atmD Q ln p pφ φ− = ° − − °


SPT

Ens

ayo

S

36°

Arenas: estimación de rigidez en función de la densidad relativa

SPT

hiperbola deKondner

iE

dσ

dfσ

uσ

( )

1

11

1

dfR

E N

εσε

=+

Ens

ayo

S

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

N φ

≅

= +

1εfε[ ]2 4 2N tanφ π φ= +

(Núñez 2006)

Arcillas: Estimación de su

SPT

La correlación su – SPT es débil

Ens

ayo

S

s kPa⎡⎣ ⎤⎦ = 7 N( )su kPa⎡⎣ ⎤⎦ = 7 N1( )60

(EPRI 1990)

Arcillas: Estimación de su

SPT

La correlaciónsu – SPT es débil

Ens

ayo

S 3.0

1.5

s 0.650.75

su

patm

= 0.330.17

N1( )60

0.72

0.17(EPRI 1990)

Arcillas: su-SPT complementado con medición de humedad

SPT

En arcillas remoldeadas, la resistencia al corte no drenada sur es función de la humedad

Ens

ayo

S

sur = 1.7exp −4.6 LI⎡⎣ ⎤⎦ patm

ω − LP LI =

ω LPLL − LP

(EPRI 1990)

La muestra de arcillaobtenida con el SPT

ti l h d dmantiene la humedad


SPT

En arcillas inalteradas, su es también función de la historia de tensiones del material

Ens

ayo

S

( )( )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

±

< <(EPRI 1990)

El cociente su/surse denomina

ibilid dsensibilidad de una arcilla


SPT

0 33 N( )0.72

• Por un lado– Se mide SPT y se calcula

Ens

ayo

S su = 0.33 N1( )60patm

• Por otro lado– Se mide sur y ω– Con el gráfico se estima S

Se calcula

su = S ⋅ sur

– Se calcula

• Se comparan ambos (EPRI 1990)• Se comparan ambos resultados

Arcillas: Estimación de ⌠vc y OCRcon SPT

SPT

Ens

ayo

S

(EPRI 1990)

70 700.47 0.58vc atm atm vN p OCR N pσ σ= =

Mayne: Is One Number Enough???

DR = relative densityγT = unit weightLI = liquefaction index

cu = undrained strengthγT = unit weightI = rigidity index

SPT

LI = liquefaction indexφ' = friction anglec' = cohesion intercept

IR = rigidity indexφ' = friction angleOCR = overconsolidation

Ens

ayo

S

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– Kulhawy & Mayne. Manual on estimating soil properties

for foundation design EPRI (fuente de figuras)SPT

for foundation design. EPRI (fuente de figuras)• Complementaria

– FHWA (2001) Manual on subsurface investigations

Ens

ayo

S

– 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

06b ensayo spt

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