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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)
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 2
SPT
Ens
ayo
S
(EPRI 1990)
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 3
SPT
Ens
ayo
S
(B lt 1986)
( )
(Bolton 1986)
[ ]( )3 100 3tc c r atmD Q ln p pφ φ− = ° − − °
Arenas: estimación de ⎞maxProcedimiento 3
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
Arcillas: su-SPT complementado con medición de 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
Arcillas: su-SPT complementado con medición de humedad
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