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Ensayos in situ (II)
(64.08) Mecánica de SuelosFIUBA
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
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
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
Identificación de suelos con CPTn
situ
Ens
ayos
in
Arenas: Estimación de Dr
n si
tuE
nsay
os in
Arenas: Estimación de ⎞max
n si
tuE
nsay
os in
Arcillas: Estimación de su vs qc- primeros resultados
n si
tuE
nsay
os in
Arcillas: su vs qc – antes y después de las correcciones
n si
tuE
nsay
os in
Arcillas: OCR vs qc – antes y después de las correcciones
n si
tuE
nsay
os in
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
Ensayo de consolidación de arcillas in situ
n si
tuE
nsay
os in
CPT-S: sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
CPT-S: sísmica de refracciónn
situ
Ens
ayos
in
n si
tuE
nsay
os 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
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
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
Parámetros que se midenn
situ
Ens
ayos
in
Parámetros que se midenn
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
Ensayo de veleta VSTn
situ
Ens
ayos
in
Ensayo de veleta VSTn
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 geosísimicos
Dilatómetro Marchettin
situ
Ens
ayos
in
Marchetti 2008
Principio de funcionamiento del DMT
n si
tuE
nsay
os in
Dilatómetro Marchetti: un resultado
n si
tuE
nsay
os 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 42
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
Sísmica de refracción: Limitaciones del procedimiento
n si
tuE
nsay
os in
c line
line
Seisimic
l
Seisimic
lin
A B
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
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
Ensayo de reflexión sísmican
situ
Ens
ayos
inE15
Diapositiva 49
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
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
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
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
53
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
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
5555 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
56CURVA DE DISPERIÓN GLOBALD=16m
LO
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
λ
Propiedades mecánicas?
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
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
Errores asociados – Medición
RUIDO AMBIENTE – STACKING
1
n si
tu
2
Ens
ayos
in fmuestreo < 2 fonda
4
8
16fmuestreo > 2 fonda
6032
Errores asociados – Curva de Dispersión 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
Errores asociados - Problema inverso
n si
tu
ER
RE
NO
Ens
ayos
in
FIL
DE
L TE
WINSASW
PE
RF
62METODO EMPÍRICO
Bibliografía
• Básica– Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed.
Limusan si
tu
Limusa• 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