Ensayos in Situ

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


situ

Ens

ayos

in


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

n si

tuE

nsay

os in

Índice

SPT CPT

n si

tu


SPT CPT

Ens

ayos


PMT DMTVST


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 CPT

Ens

ayos


PMT DMTVST


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

Parámetros que se midenn

situ

Ens

ayos

in

Índice

SPT CPT

n si

tu


SPT CPT

Ens

ayos


PMT DMTVST


Ensayo de veleta VSTn

situ

Ens

ayos

in

Índice

SPT CPT

n si

tu


SPT CPT

Ens

ayos


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 CPT

Ens

ayos


PMT DMTVST


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

Ensayos in Situ

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