11b otros ensayos in situ
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Otros ensayos in situ
(84.08) Mecánica de Suelos y Geología
FIUBA
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos
Descripción del ensayo CPTn
situ
• El ensayo de penetración estática de cono (CPT) es un ensayo de campoS id l i t i l t ió d l
Ens
ayos
in • Se mide la resistencia a la penetración del terreno mediante la hinca estática de un cilindro instrumentado con punta cónicainstrumentado con punta cónica
Descripción del ensayo CPTn
situ
Ens
ayos
in
(FHWA)
Descripción del ensayo CPTn
situ
Ens
ayos
in
fs: Fricción lateral
ubt: Presión neutra
qc: Resistencia de punta
Modelos de piezoconon
situ
Ens
ayos
in
(FHWA)
Corrección de valores medidosn
situ
• A qc se le descuentala presión efectivade tapada y
Ens
ayos
in de tapada yla presión neutra
• A f se le descuentafs
• A fs se le descuenta la diferencia de presiones neutraspen los extremos delcilindro lateral
qc
Corrección de valores medidosn
situ
( )1 depende del piezocono
c btT q a uaq = + −
Ens
ayos
in
2 1
p p
s s bt sT s
s
u A u Af fA−
= +
100T
c btf
f xq u
R FR= =−
fs
0
bt o
T vq
uB uq σ
−=
−
qc
Un resultado típicon
situ
Ens
ayos
in Sand
Clay
Crust
(FHWA)
Identificación de suelos con CPTn
situ
Ens
ayos
in
(EPRI 1990)( )
Arenas: Estimación de Dr
n si
tuE
nsay
os in
(EPRI 1990)
Arenas: Estimación de ⎞max
n si
tuE
nsay
os in
(EPRI 1990, Mayne 2003)
Arcillas: Estimación de su vs qc -primeros resultados
n si
tuE
nsay
os in
(EPRI 1990)
Arcillas: su vs qc – antes y después de las correcciones
n si
tuE
nsay
os in
(EPRI 1990)
Arcillas: OCR vs qc – antes y después de las correcciones
n si
tuE
nsay
os in
(EPRI 1990)
Arcillas: su vs qc – expresión recomendada
n si
tu 0T vu
qsNσ−
=
Ens
ayos
in
2.44 1.33
k
k
N
EN ln⎡ ⎤
= + ⎢ ⎥kus
⎢ ⎥⎣ ⎦
400 600 80010.4 11.0 11.3
u
k
E sNk
(EPRI 1990)
Ensayo de consolidación de arcillas in situ
n si
tuE
nsay
os in
(Mayne 2003)
CPT-S: sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
(FHWA)
CPT-S: sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
(EPRI 1990)
n si
tuE
nsay
os in
(Mayne 2003)
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos
Ensayo de carga en placa PLTn
situ
Ens
ayos
in
(Sfriso 2006)
Ensayo de carga en placa PLTn
situ
Ens
ayos
in
(Sfriso 2006)
Coeficiente de reacción de la subrasante - definición
n si
tu
• El coeficiente de reacción de la subrasante es el cociente entre la presión p aplicada sobre una placa rígida y el asentamiento δ medido
Ens
ayos
in placa rígida y el asentamiento δ medido
pk =skδ
=
Coeficiente de reacción de la subrasante – teoría elástica
n si
tu
• La teoría de la elasticidad 2D predice que
Ens
ayos
in
sEkB
∝
• Puede aproximarse como
2 11.35sE Bk ⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠3 3s B L⎜ ⎟⎝ ⎠
Ensayo de carga en placa:un resultado
n si
tuE
nsay
os in
(Sfriso 2006)
Ensayo de placa en Pampeano
00 1000 2000 3000 4000 K [MN/m3]
n si
tu
0
2
4
Ens
ayos
in
6
8
10
12
14
14
16
18 A
20
22 Depth
[m]
A B H
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos
PresurímetroMenard
n si
tu
• Es un ensayo standarden FranciaS l di
Ens
ayos
in • Se emplea para medirpropiedades de rigidezy resistencia in situy resistencia in situ
• Existe una norma quepermite interpretar suspermite interpretar susresultados (DTU 13.2)
Presurímetro Menardn
situ
Ens
ayos
in
Presurímetro Menardn
situ
Ens
ayos
in
(López 2010)
Parámetros que se midenn
situ
Ens
ayos
in
Parámetros que se midenn
situ
Ens
ayos
in
(FHWA)
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos
Ensayo de veleta VSTn
situ
Ens
ayos
in
(EPRI 1990)
Ensayo de veleta VST0
n si
tu
-5
m)
Ens
ayos
in
-10
rofu
ndid
ad (m
-15
Pr
-200.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70
(Leoni 2008)Cohesión (kg/cm²)
Lecho del Río de La Plata – Boca del Riachuelo
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísimicos
Dilatómetro Marchettin
situ
Ens
ayos
in
(Marchetti 2008)
Principio de funcionamiento del DMT
n si
tuE
nsay
os in
(Marchetti 2008)
Dilatómetro Marchetti: un resultadon
situ
Ens
ayos
in
(Marchetti 2008)
TV en perforacionesn
situ
Ens
ayos
in
Índice
SPT CPT
n si
tu
• SPT: Standard Penetration Test• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
Ens
ayos
in • PLT: Plate Load Test• PMT: Pressuremeter Test• VST: Vane Shear Test• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos
Propagación de ondas superficiales
n si
tuE
nsay
os in
Atenuación de ondasn
situ
Ens
ayos
inE25
Diapositiva 44
E25 La profundidad del bulbo de energía de las ondas R es de aproximadamente una longitud de onda.Ernesto, 30/04/2007
Sísmica derefracción
n si
tuE
nsay
os in
V1a
V2b a
V3
Sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
(FHWA)
Sísmica de refracción: Limitaciones del procedimiento
n si
tuE
nsay
os in
c line
line
Seisimic
l
Seisimic
lin
A B
Sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
Sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
Sísmica de refracción: Un resultado
n si
tuE
nsay
os in
Ensayo crosshole
Dynamic SignalA l
n si
tu
Wire Rope Air Pressure LineOrientation RodsAir Pressure Line
Analyzer
Ens
ayos
in
Cased Borehole
Velocity Transducer(Trigger)
Moveable
Assumed Path of Body Waves
MoveableUpper Weight
Moveable
Locking Wedge
3-D GeophoneAir Packer
Lower WeightGrouting
(FHWA)
Ensayo downholeDynamic SignalAnalyzer Trigger
ChannelSi l
n si
tu
Orientation RodAir Pressure Line
HammerElectricalTrigger
Inclined Hammer Blow
SignalChannel
Ens
ayos
in
Cased BoreholeGeneration ofConcreteBl k
Generation ofBody WavesBlock
3 D Geophone
Air Packer
3-D GeophoneGrouting
(FHWA)
Ensayo de reflexión sísmican
situ
Ens
ayos
inE15
Diapositiva 53
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 tiempoErnesto, 02/05/2007
Rangos de resultadosn
situ Steel
P - Wave Velocities
Ens
ayos
in
Ice
Weathered Rocks
Intact Rocks
iuo oru) c(oá iotM
84((
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Fresh Water
Sea Water
Compression Wave Velocity, Vp (m/s)
Rangos de resultadosn
situ
Steel
S - W ave V elocities
Ens
ayos
in
84((Osu.uor0u)uM ensayOtrosr ensay
iuo.oru) c(oá iotM84((
}0 1000 2000 3000 4000
Shear Wave Velocity V (m/s)
Fresh Water
Sea Water } V s = 0
Shear Wave Velocity, VS (m/s)
Resistividad eléctrican
situ
Ens
ayos
in
Rangos de resultadosn
situ Weathered Rocks
Resistivity Values (ConeTec & GeoProbe, 1997)
Ens
ayos
in
Sands & Gravels
Glacial Till
ÍnoSÍnnyu iotMy
1 10 100 1000 10000
Clay
Bulk Resistivity, ρ (ohm-meters)
Conductividad electromagnética
SASW: Dispersión de ondas Rayleigh
n si
tu
• La inhomogeneidad y estratificación del terreno genera dispersión en las ondas superficiales:Las ondas de distinta frecuencia viajan
Ens
ayos
in Las ondas de distinta frecuencia viajana distintas velocidades
• Las ondas superficiales alcanzan una profun• Las ondas superficiales alcanzan una profun-didad aprox. igual a su longitud de onda
• Si se mide la velocidad de propagación asociadaSi se mide la velocidad de propagación asociada a una frecuencia se puede obtener información sobre el medio a la profundidad de su longitud de p gonda
Ondas superficiales – Medio homogéneo
λ1 λ1< λ2Amplitud(z)/Amplitud superficial
1 2
n si
tu
z/λ
Ens
ayos
in
VfaseVr
G1
Ó
MEDIO NO DISPERSIVOλ Curva de
dispersión
SOLUCIÓN RAYLEIGH
(Czelada 2010)
Medio estratificadoV1 > V2
λ1 λ2λ1 λ2
V1 < V2
n si
tu
IVO
V1
V2SIV
O V1
V2
Ens
ayos
in
DIS
PE
RS
E D
ISP
ER
S
SA
ME
NTE
ALM
EN
TE
O IN
VE
RS
Vfase
IO N
OR
MA
VfaseM
ED
I
Curva de dispersiónλ
ME
D
Curva de dispersiónλ
(Czelada 2010)
Metodología de ensayo SASW
Ensayos de Campo RegistrosEnsayos de Campo – Registros
n si
tu
Curva de Dispersión – Local/Global
Ens
ayos
in
Problema Directo/Inverso
Perfil del Terreno
62
Ensayos de Campo - registros
GEÓFONO A
GEÓFONO B
n si
tu
REGISTROEns
ayos
in D=1m
GEÓFONO A
SEPARACIÓN D = 1m, 2m, 4m, 8m, 16m …
GEÓFONO B
CONTENIDO DE FRECUENCIAS
D=1m
(Czelada 2010)
Curva de dispersión local S
Wen
sayo
s S
AS
n si
tupr
etac
ión
de e
DIFERENCIA DE FASE RELATIVA DIFERENCIA DE FASE ABSOLUTAEns
ayos
inpa
ra la
inte
rp
ON
DA
VELOCIDAD DE FASE
Crit
erio
s p
ON
GIT
UD
DE
(Czelada 2010)
6464 COHERENCIA CURVA DE DISPERSIÓN LOCAL
D=1m
L
Curva de dispersión global N
DA
VELOCIDAD DE FASE
n si
tu
NG
ITU
D D
E O
N
Ens
ayos
in
LON
D=1m
VELOCIDAD DE FASE
ON
DA
ON
GIT
UD
DE
O
65CURVA DE DISPERIÓN GLOBALD=16m
LO (Czelada 2010)
Problema Directo/InversoPROBLEMA DIRECTO
V
PROBLEMA INVERSO
n si
tu
PERFIL
G1;E1;H1,ρ1
G2;E2;H2 ρ2
VR CURVA DE
DISPERSIÓN
Ens
ayos
in G2;E2;H2,ρ2
G3;E3;H3,ρ3
λ
VR PERFIL
? ?
Cantidad de estratos?
Propiedades(Czelada 2010)
λ
Propiedades mecánicas?
(Czelada 2010)
Solución del problema inversoEMPÍRICA ANALÍTICA
VR Vs VR Vs
n si
tu
R
Ens
ayos
in
λ Z λ Z
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
El medio se supone homogéneo – Ondas de Rayleigh.
Se considera que el crecimiento es gradual de la rigidez con la profundidad. p
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
g p
El perfil de velocidad de corte se determina por un cambio de escala de la curva de dispersión.
criterio de similitud se finaliza el proceso iterativo. Se concluye que el perfil de velocidad
de corte es el del modelo.Vs=α Vr; α≈1.10-1.05 ;Z≈0.5λ(Czelada 2010)
Perfil del terreno - Comparación entre métodos de inversión
n si
tu
METODO EMPÍRICO WINSASW
Ens
ayos
in
N
SP
ER
SIÓ
N
TER
RE
NO
VA D
E D
IS
RFI
L D
EL
T
WINSASWMETODO EMPÍRICO
CU
RV
PE
R
(Czelada 2010)
Errores asociados – Medición
RUIDO AMBIENTE – STACKING
1
n si
tu
2
Ens
ayos
in fmuestreo < 2 fonda
4
8
16fmuestreo > 2 fonda
6932
(Czelada 2010)
Errores asociados – Curva de Di ió E i t lDispersión Experimental
Perfil del terreno: Perfil del terreno:
n si
tu λ1 >λ2λ1 λ2
Normalmente dispersivoNo dispersivoD f
Cφ =
⎛ ⎞ Kfφ =
Ens
ayos
in
TA Ø
V1
V2
V1
V2TA Ø
2 fase
fV Cte
φ
π=⎛ ⎞
⎜ ⎟⎝ ⎠
Kfφ =
FAS
E A
BS
OLU
T V2 V2
FAS
E A
BS
OLU
T
EREN
CIA
DE
F
EREN
CIA
DE
F
FRECUENCIA Hz
DIF
E
FRECUENCIA Hz
DIF
E
K(Czelada 2010)
Errores asociados - Problema inverso
n si
tu
ER
RE
NO
Ens
ayos
in
FIL
DE
L TE
WINSASW
PE
RF
71METODO EMPÍRICO
(Czelada 2010)
Bibliografía
• Básica– Kulhawy & Mayne. Manual on estimating soil properties
for foundation design EPRI (fuente de figuras)n si
tu
for foundation design. EPRI (fuente de figuras)• Complementaria
– FHWA (2001) Manual on subsurface investigations
Ens
ayos
in
– 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