Uso Ensayo SPT-T Correlaciones Parámetros Modelo Mohr-Coulomb

7/25/2019 Uso Ensayo SPT-T Correlaciones Parmetros Modelo Mohr-Coulomb

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ESTADO DEL ARTE DEL USO DEL ENSAYO SPT-T Y LAS CORRELACIONESOBTENIDAS PARA LOS PARMETROS DEL MODELO MOHR-COULOMB

DIANA MAYERLY ARGELLO ROMEROLEIDY ALEXA CALDERN GOYENECHE

UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA CIVILBOGOT D.C.

2014


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ESTADO DEL ARTE DEL USO DEL ENSAYO SPT-T Y LAS CORRELACIONESOBTENIDAS PARA LOS PARMETROS DEL MODELO MOHR-COULOMB

DIANA MAYERLY ARGELLO ROMEROLEIDY ALEXA CALDERN GOYENECHE

Trabajo de grado para optar al ttulo deIngeniero Civil

DirectorJUAN CARLOS RUGE CRDENAS

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA CIVILBOGOT D.C.

2014


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Nota de aceptacin

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________Director de Investigacin

Ing. Juan Carlos Ruge Crdenas

______________________________________Asesor Metodolgico

Ing. Saieth Chves Pabn

______________________________________Jurado

Bogot D.C., junio de 2014


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AGRADECIMIENTOS

Las autoras expresan sus agradecimientos a:

Gracias a Dios por ser mi fortaleza, igualmente mis padres Cenen Caldern y AnaIns Goyeneche, por su apoyo incondicional y sus sabios consejos, a mis hermanosYuly y Omar Caldern por estar conmigo en todo mi proceso de formacinuniversitaria.

LEIDY ALEXA CALDERN GOYENECHE

Ante todo gracias a Dios por permitirnos levantarnos cada da y por susbendiciones, a mis padres lvaro Argello y Alicia Romero por ofrecerme el mejorconsejo que he recibidos el cual fue proyectarme como Ing. Civil, a mi hermanaKaren Argello al apoyarme en todo momento.

DIANA MAYERLY ARGELLO ROMERO

Agradecemos a los profesores de la universidad Catlica de Colombia, los cualesfueron nuestros guas y apoyo para el desarrollo personal y en la formacinacadmica adquirida a lo largo de estos 5 aos de estudio.

Al ingeniero Juan Carlos Ruge, tutor de este proyecto de grado quien con suapoyo guio para direccionar y culminar el trabajo en que se representa nuestraformacin.

En general a todos los que se vieron involucrados con este trabajo, lesagradecemos profundamente por su apoyo y compromiso.


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CONTENIDO

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INTRODUCCIN 141. OBJETIVOS 151.1 OBJETIVO GENERAL 151.2 OBJETIVOS ESPECFICOS 15

2. JUSTIFICACIN 16

3. ANTECEDENTES 17

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 184.1 DESCRIPCIN DEL PROBLEMA 184.2 FORMULACION DEL PROBLEMA 18

5. METODOLOGIA 195.1 TIPO DE ESTUDIO 195.1.1 Revisin bibliogrfica 195.1.2 Recopilacin de informacin existente 19

6. MARCO REFERENCIAL 206.1 MARCO CONCEPTUAL 206.1.1 Modelo Mohr-Coulomb 206.1.2 Ensayo SPT (Standard Penetration Test) 256.1.2.1 Objetivo 256.1.2.2 Descripcin 256.1.2.3 Equipos 256.1.2.4 Tcnica del ensayo 266.1.2.5 Clculos 276.1.3 Ensayo de veleta 286.1.3.1 Objeto 286.1.3.2 Descripcin del ensayo 286.1.3.3 Equipos 296.1.3.4 Tcnica del ensayo 316.1.3.5 Clculos 326.2 MARCO TERICO 336.2.1 Ensayo SPT Torque 336.2.1.1 Historia 336.2.1.2 Correlaciones del ensayo SPT-T 356.2.1.3 Mtodos basados en SPT-T 366.2.1.4 Recopilacin y anlisis de datos existentes 406.2.1.5 Uso SPT-T 40


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6.2.1.6 Relaciones T/N 416.2.1.7 Anlisis de datos 41

6.2.1.8 Pruebas realizadas en campos experimentales en Brasil 446.2.1.9 Pruebas realizadas en otros campos 566.2.1.10 Sugerencia de normalizacin 586.2.1.11 Equipos de campo 606.2.1.12 Prueba de ejecucin 60

7. CORRELACIONES ENTRE LOS PARMETROS 627.1 COMPARACIN ENSAYO SPT (STANDARD PENETRATION

TEST), ENSAYO VELETA Y ENSAYO DE SPT-T (STANDARDPENETRATION TESTTORQUE) 62

8. CONCLUSIONES 64

BIBLIOGRAFIA 65


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LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Parmetros del modelo Mohr- Coulomb 23Tabla 2. Relacin de valores para los parmetros de compacidad 28

Tabla 3. Relacin de valores de los parmetros de consistencia 28Tabla 4. Dimensiones de veleta 30Tabla 5. Valores de la constante K 32Tabla 6. Clasificacin de suelos basados en el valor de T/N 36Tabla 7. Relacin T/N de acuerdo con la clasificacin de los suelos 43Tabla 8. Resultados de las pruebas para la caracterizacin - Campinas 45Tabla 9. Resultados de las pruebas de resistencia - Campinas 46Tabla 10. Anlisis de resultados - Campinas 47Tabla 11. Resultados de las pruebas para la caracterizacin - Lavras 48Tabla 12. Resultados de las pruebas de resistencia - Lavras 48Tabla 13. Anlisis de resultados - Lavras 49Tabla 14. Resultados de las pruebas de resistenciaSan Carlos 50Tabla 15. Anlisis de resultadosSan Carlos 51Tabla 16. Resultados de las pruebas para la caracterizacinBauru 52Tabla 17. Resultados de las pruebas de resistenciaBauru 53Tabla 18. Anlisis de resultadosBauru 54Tabla 19. Resultados de las pruebas para la caracterizacinIsla 55Tabla 20. Resultados de las pruebas de resistencia - Isla 55Tabla 21. Anlisis de resultadosIsla 56


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LISTA DE CUADROS

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Cuadro 1. Comparacin entre ensayo de veleta, SPT y SPT-T 62


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LISTA DE FIGURAS

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Figura 1 Metodologa de proyectos de grado . 19Figura 2. Respuesta experimental del suelo en ensayos triaxialesdrenados y formulacin bsica del mtodo elastoplsticoperfecto Mohr - Coulomb 20

Figura 3. Superficie de fluencia de Mohr - Coulomb 21Figura 4. Definicin del mdulo de rigidez 24Figura 5. Ensayo SPT 26Figura 6. Tipos de veleta 30


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GLOSARIO

ADHESIN-FRICCIN DEL SUELO MUESTREADOR: consiste en la fuerza defriccin lateral entre el suelo y muestreador obtenindose a travs de la expresin.

ARCILLA (CLAY): el trmino arcilla que se considera y define de muchasmaneras, es variable y difcil de precisar. En edafologa y sedimentologafrecuentemente se usa como un tamao de 0,002 mm que identifica un materialheterogneo, compuesto de minerales propios de la arcilla y otras sustancias,incluyendo fragmentos de roca, xidos hidratados, geles y sustancias orgnicas.Petrogrficamente se llama arcilla a una gran cantidad de materialessedimentarios, de granulometra fina y mineralgicamente poco definidos.1

CORRELACIONES: la correlacin es la forma numrica en la que la estadsticaha podido evaluar la relacin de dos o ms variables, es decir, mide ladependencia de una variable con respecto a otra variable independiente.

ENSAYO DE COMPRESIN INCONFINADA (UNCONFINED COMPRESSIONTEST):determina la resistencia a la compresin inconfinada de suelos cohesivosbajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial, usandocualquiera de los mtodos de resistencia controlada o deformacin controlada.Este ensayo se emplea nicamente para suelos cohesivos, ya que en un suelocarente de cohesin no puede formarse una probeta sin confinamiento lateral.Este ensayo no es un sustituto del ensayo de compresin triaxal no consolidadono drenado descrito en la norma INV E-153. La anterior definicin no referenciadaes tomada de la Norma INV E -152-07.

ENSAYO DE CORTE CON VELETA (VANE SHEAR TEST): el ensayo de cortecon veleta consiste bsicamente en colocar una veleta de cuatro hojas dentro delsuelo inalterado, y en girarla desde la superficie para determinar la fuerza detorsin necesaria para lograr una superficie cilndrica sea cortada por la veleta;con esta fuerza de corte se halla, entonces, la resistencia unitaria de dichasuperficie. Es de importancia bsica que la friccin de la varilla de la veleta y la delaparato sean tomadas en cuenta porque de otra manera, la friccin serainadecuadamente registrada como resistencia del suelo. La anterior definicin noreferenciada es tomada de la Norma INV E-170-07.

ENSAYO DE PENETRACIN ESTNDAR (STANDARD PENETRATION TEST): este mtodo describe el procedimiento generalmente conocido como ensayo depenetracin normal (Standard Penetration Test SPT), para penetrar unmuestreador de tubo partido con el fin de obtener una muestra representativa delsuelo y una medida de la resistencia de dicho suelo, a la penetracin del

1BESOAIN, Eduardo. Mineraloga de arcillas de suelos. Chile: IICA, 1985. p. 8.


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muestreador. La anterior definicin no referenciada es tomada de la Norma INVE-111-07.

ENSAYO DE VELETA:se puede utilizar durante la operacin de perforacin para

determinar in situ la resistencia cortante no drenada (cu) de suelos arcillosos, enparticular arcillas blandas.

ENSAYO IN SITU (IN SITU TEST):son ensayos que se realizan en el sitio, y quecalifican el suelo de una forma directa, el ms destacado es el ensayo depenetracin estndar (SPT).

ENSAYOS DE CAMPO: el ensayo de campo consiste en la aplicacin de losensayos que se realizan in situ, que se realizan para tomar la muestra de suelo olos datos necesarios para realizar el respectivo anlisis de resistencia.

ESFUERZO DE TORSIN MXIMO:es el punto de esfuerzo de torsin mximonecesario para hacer girar el muestreador, ya que es un parmetro de resistencialateral. En este trabajo se concluy, que esta medida se obtiene en general de laaplicacin de la toma de muestras que registra la varilla siempre antes decompletar la primera vuelta.

ESQUEJES:Los esquejes o gajos son fragmentos deplantas separados con unafinalidadreproductiva. Pueden cortarse fragmentos detallo e introducirlos en latierra, para producirraces.Las plantas enraizadas de esta manera sern idnticasa sus progenitoras, es decir, formarn con ellas unclon.

ESTRUCTURA DEL SUELO: la estructura de un suelo puede definirse como laforma que tienen los elementos minerales y orgnicos del suelo, para ordenarseen agregaos o estructuras estticas. Condiciona diversas propiedades del suelocomo por ejemplo: porosidad, permeabilidad, profundidad de las races.

GEOTECNIA: es una de las ramas ms relevantes dentro de la ingeniera civil.Entre sus aplicaciones principales se encuentran el diseo de las cimentaciones ytaludes, control de las napas freticas, diseo de tneles, puentes y presas. Lageotecnia est ntimamente vinculada a cualquier tipo de construccin oedificacin ya que es el terreno (en la mayora de los casos) donde se asientan lascimentaciones, bases de sustentacin de las construcciones en general. Estadisciplina abreva en otras fuentes que le sirven para el estudio especfico delterreno de cimentacin, algunas son: la geologa y la topografa. Tambin se valede la fsica, hidrulica y la teora de resistencia de los materiales.

GRANULARES: Son los suelos que no poseen ninguna cohesin, y consisten enrocas, gravas, arenas y limos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Plantaehttp://es.wikipedia.org/wiki/Reproducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tallohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ra%C3%ADz_(bot%C3%A1nica)http://es.wikipedia.org/wiki/Clonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Clonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ra%C3%ADz_(bot%C3%A1nica)http://es.wikipedia.org/wiki/Tallohttp://es.wikipedia.org/wiki/Reproducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Plantae


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SONDEO SIMPLE PARA EL RECONOCIMIENTO MEDIANTE MEDICIN DELOS PARES:sondeo realizado de acuerdo con la NBR 6484 (1980) en el que trasla finalizacin de rematar el muestreador cada metro, una llave del par se adaptaal ritmo de la cabeza a e inmediatamente se hace girar, permitiendo de este modo

la lectura de dos parmetros: el esfuerzo mximo y el esfuerzo de torsin residual.SUELOS TROPICALES (TROPICAL SOILS): los suelos tropicales se puedencomprender por medio de anlisis, pero lo verdaderamente nico y especial es laforma en que los suelos se comportan y se manejan dentro del ambiente tropical,por esta razn es importante saber sobre los ambientes tropicales. Las tierrastropicales son muy complejas geolgica y geomorfolgicamente, ms o menos un77% pueden clasificarse como tierras bajas.2

TORQUE RESIDUAL: momento de torsin residual que se mantiene constantedespus de interrupcin del martillo lateral entre el suelo y el muestreador. Seobtiene esta medida durante la rotacin continua de la llave de torsin. Serecomienda en este trabajo que se tome la lectura una vez completada la segundaronda de pruebas.

2 SNCHEZ, Pedro A. y CAMACHO, Edilberto. Suelos del trpico, caractersticas y manejo.Caracas: IICA, 1981. p. 1.


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INTRODUCCIN

En este trabajo de investigacin se pretende realizar una bsqueda de informacinsobre los avances que se han desarrollado acerca de del ensayo SPT-T con fines

de poder encontrar los parmetros de resistencia del suelo en clima tropicalesaplicando este tipo de ensayos in situ, el cual consiste en la combinacin delensayo de penetracin estndar convencional (SPT) y el ensayo de veleta (VST).Con fines de correlacin de parmetros de Mohr-Coulomb.

En el mbito de la geotecnia existen diferentes ensayos de campo, los cualesmediante algunas correlaciones pueden dar una idea aproximada de losparmetros de resistencia del suelo, en especial del modelo constitutivo MohrCoulomb. El ensayo de Penetracin Estndar convencional (SPT-StandardPenetration Test), el cual fue creado inicialmente para suelos granulares presentauna correlacin aceptable del ngulo de friccin drenado. Por otra parte el ensayode Veleta (VST-Vane Shear Test) permite obtener la cohesin no drenada de unsuelo arcilloso de manera acertada, mediante la aplicacin de un esfuerzo detorsin sobre el suelo. El ensayo SPT-T (Ensayo de Penetracin Estndar conTorque) combina las ventajas de ambos ensayos, permitiendo obtener losparmetros de resistencia mencionados mediante la aplicacin de un solo ensayo.Este ensayo ha sido desarrollado y normalizado en varios lugares del mundosiendo de gran utilidad por el plus que ofrece e ingresado en las normas tcnicasde varios pases, entre ellos Brasil. En Colombia actualmente no han sidorealizadas investigaciones relevantes sobre el tema, por lo cual es un campo pocoexplorado, garantizando as la generacin de nuevo conocimiento en el pas deeste. Mediante la realizacin de ensayos que impliquen esta tcnica se emplearainicialmente para las arcillas de Bogot para lograr una correlacin apropiada deparmetros de resistencia del suelo, aplicable en la consultora y como soporte degua.


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1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL. Realizar un estado del arte de los avances del ensayode penetracin estndar con torque (SPT-T) con fines de aplicacin en el contexto

colombiano.1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Recopilar informacin existente del ensayo SPT-T en pases donde se halladesarrollado este ensayo con morfologa similar al suelo colombiano.

Realizar una comparacin de parmetros entre los ensayos de veleta, SPT ySPT-T.

Fundamentar las bases tericas para la aplicacin de este ensayo en lasegunda parte del proyecto.


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2. JUSTIFICACIN

En Colombia los registros del ensayo de SPT-T son nulos o simplemente no hansido reportados en la literatura. Es evidente que los ensayos de campo como el

SPT y VST son ampliamente utilizados por los proyectistas geotcnicos en laciudad para obtener de primera mano datos aproximados de los parmetrosgeotcnicos de la arcilla de Bogot y estn presentes en cualquier estudiogeotcnico realizado por un profesional especializado en este tema.

En la actualidad se realizan para la exploracin de suelos ensayos como lo son: elensayo de penetracin estndar (SPT) siendo uno de los ms comunes yeconmicos para suelos arenosos y el ensayo de veleta, entre otros.

Debido a que en Colombia no se ha desarrollado este tipo de ensayo in situ con elcual se espera mejorar los parmetros de correlacin del modelo Mohr-Coulombsegn el tipo de suelo, se espera investigar la aplicacin del ensayo SPT-T enBrasil con el fin de poder tener informacin adecuada para as poder implementarel ensayo en Colombia.


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3. ANTECEDENTES

El primer investigador en proponer este ensayo in situ fue Ranzini, en 1988. Elensayo consiste en la ejecucin convencional del ensayo SPT, normalizado por la

norma INVIAS INVE-111-07 y por la Asociacin Brasilera de Normas Tcnicas(NBR6484/80), despus de finalizada la penetracin del muestreador (split-spoon)se aplica una rotacin al muestreador con la ayuda de un torcmetro. Durante laejecucin de la rotacin, se registra el valor del esfuerzo de torsin mximonecesario para romper la adhesin entre el suelo y el muestreador, permitiendoobtener la friccin lateral de la interface entre el suelo y el muestreador.

En la prctica actual en los pases donde se usa el SPT-T, existen dos corrientesde aplicacin para el ensayo: una es la obtencin de relacin T/N (valor deltorcmetro/nmero de golpes) para clculo de los parmetros geotcnicos y la otraes la correccin entre el valor N (nmero de golpes) del SPT y la estimacin de lafriccin lateral a travs de la consecucin de la adhesin-friccin del suelo y elmuestreador.

Despus de la idea inicial de Razini en donde l evidenci que los perforadores enel momento de retirar el muestreador (split-spoon) generaban un giro con una llaveinglesa, para removerlo ms fcil decidi instalar un torcmetro y medir el valor delesfuerzo de torsin generado. De acuerdo a esta experiencia a comienzos de los90 en Brasil ya algunos proyectistas comenzaron a usar la medida del torquecomo complemento al SPT. A partir de esto y como ya se mencionanteriormente, se encausaron dos corrientes de aplicacin: una relacionada con lacorreccin del valor N usando el torque como referencia y otra utilizando laadhesin entre el suelo y el muestreador como factor en el clculo de capacidadde carga por friccin en cimentaciones profundas como pilotes.

Decourt fue el primero en usar la medida del torque sugiriendo la relacin T/Ncomo forma de estandarizar el valor de N y tambin como parmetro declasificacin geotcnica de suelos. Urbano contino la propuesta original deRanzini, la cual consisti en utilizar el torque para el diseo a friccin de pilotes. Afinales de los 90s, Lutenegger &Kelley, adoptaron la idea brasilea de agregar eltorque al ensayo SPT y ejecutaron pruebas de carga a compresin y traccin en elmuestreador estimando una ecuacin para el clculo de la friccin lateral.


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4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

4.1 DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

Debido a que en Colombia se han realizado ensayos de campo convencionales secuestionara alternativas para determinar los parmetros de resistencia del sueloimplementando un mtodo que tal vez sea ms certero para obtener resultadosptimos.

4.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA

La correlacin de parmetros de resistencia del suelo actualmente utilizado en laacademia y la consultora, realmente son acertadas para las complejascondiciones geolgico-geotcnicas de los suelos tropicales propios de nuestromedio?

Para solucionar la incgnita eje central del proyecto se tendr en cuenta larealizacin de laboratorios y la obtencin de material necesario, con el fin derealizar los diferentes ensayos, complementando con bibliografa acadmica sobreel mtodo de Mohr-Coulomb y ensayo de SPTT (con torque).


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5. METODOLOGA

5.1 TIPO DE ESTUDIO

Para el desarrollo del proyecto de investigacin se tendr en cuenta los siguientespasos segn la figura 1, estos se explicaran seguidamente:

Figura 1. Metodologa de proyectos de grado.

Fuente: Autores

5.1.1 Revisin bibliogrfica. Se construir un estado del arte relacionado con eltema, mediante un marco terico y conceptual, aprovechando la literatura que seencuentra sobre el tema.

5.1.2 Recopilacin de informacin existente. De acuerdo al lugar de anlisis serealizar un estudio preliminar de las condiciones geolgico-geotecnias del sitio ylos posibles datos preexistentes que puedan servir a la hora de caracterizar ellugar para el estudio.


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6. MARCO REFERENCIAL

6.1 MARCO CONCEPTUAL

6.1.1 Modelo Mohr-Coulomb. El modelo constitutivo Mohr-Coulomb es con-siderado como una aproximacin de primer orden al comportamiento no lineal delsuelo. Se trata de un modelo elastoplstico perfecto (isotrpico) desarrollado apartir de la composicin de la ley de Hooke y la forma generaliza del criterio defalla Mohr-Coulomb. Puede simular el comportamiento de suelos granularessueltos o finos normalmente consolidados y se debe tener en cuenta que norepresenta el comportamiento elastoplstico progresivo (figura 2a) sino que es unmodelo elstico y luego plstico perfecto (figura 2b). Su formulacin involucra doselementos generales: la elasticidad perfecta y la plasticidad asociada al desarrollode deformaciones plsticas o irreversibles.

Figura 2. Respuesta experimental del suelo en ensayos triaxiales drenados yformulacin bsica del modelo elastoplstico perfecto (Mohr-Coulomb)

Fuente: NIETO LEAL, Andrs, CAMACHO TAUTA, Javier Fernando y RUIZBLANCO, Edwin Fernando. Manual de modelos materiales. En: Revista ingenieraUniversidad de Medelln, vol. 8, no. 15, (julio-diciembre, 2009), p. 4.

Para evaluar si la plasticidad ocurre o no en un anlisis especfico, el modeloMohr-Coulomb involucra un conjunto de funciones de fluencia f (yield functions)que definen el lmite entre el comportamiento elstico y plstico del material. Larepresentacin grfica de la funciones (cono hexagonal) en el espacio de losesfuerzos principales constituye un contorno o superficie de fluencia fija, como semuestra en la Figura 3. De esta manera, para diversos estados de esfuerzosrepresentados dentro de la superficie, el comportamiento es puramente elstico, ytodas las deformaciones son reversibles. Cuando los esfuerzos igualan o superan

la frontera definida por esta superficie, se presentan deformaciones tanto elsticascomo plsticas.


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Figura 3. Superficie de fluencia de Mohr-Coulomb.

Fuente: NIETO LEAL, Andrs, CAMACHO TAUTA, Javier Fernando y RUIZBLANCO, Edwin Fernando. Manual de modelos materiales. En: Revista ingenieraUniversidad de Medelln, vol. 8, no. 15, (julio-diciembre, 2009), p. 5.

Este criterio de fluencia es una extensin de la ley de friccin de Coulomb para unestado general de esfuerzos, y es definido a partir de seis funciones formuladas entrminos de esfuerzos principales.

El comportamiento elastoplstico perfecto en el modelo es formulado a partir de larelacin entre los dos tipos de deformaciones (tasas de deformacin elsticas yplsticas) mediante la aplicacin de la ley de Hooke en su forma clsica:

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Donde D e es la matriz de rigidez (elstica) del material. No obstante, la teora deplasticidad asociada relativa a esta relacin bsica tiende a una sobreestimacindel fenmeno de dilatancia en el suelo, para lo cual el modelo Mohr-Coulomb enadicin a la funcin de fluencia f, incorpora una funcin de potencial plstico g, queen el caso particular g f describe plasticidad no asociada. De esta manera, y enadicin a las funciones de fluencia, un grupo de funciones de potencial plstico gson definidas para el modelo:

A partir de esta consideracin, las deformaciones plsticas son expresadas como:

Donde el multiplicador plstico define el tipo de comportamiento del material ( =0, para comportamiento netamente elstico; y > 0 en el caso de comportamientoplstico). Las ecuaciones anteriores componen la relacin fundamental del modeloMohr-Coulomb entre esfuerzos efectivos y deformaciones para elastoplasticidad:

De esta forma, la formulacin del modelo exige cinco parmetros bsicos deentrada: el mdulo de Young E, la relacin de Poisson , la resistencia por

cohesin del suelo c, el ngulo de friccin interna , y el ngulo de dilatancia ,(tabla 1). Dado que los ingenieros estn por lo general familiarizados con los cincoparmetros anteriores y ocasionalmente disponen de informacin adicional acercade otros parmetros del suelo, el modelo Mohr- Coulomb es el modelo bsico msutilizado en la prctica geotcnica, a pesar de su incapacidad para reproducir

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adecuadamente los cambios de rigidez del suelo y modelar situaciones dondediferentes trayectorias de esfuerzos son experimentadas.

Tabla 1. Parmetros del modelo Mohr-Coulomb.

PAR METRO DESCRIPCI NC Cohesinngulo de friccin

ngulo de dilatanciaMdulo de Young

Relacin de PoissonFuente: Autores

Se definen como parmetros de resistencia el ngulo de friccin, ngulo dedilatancia y cohesin. Estos se describen a continuacin.

ngulo de friccin: El ngulo de friccin es uno de los parmetros mscomunes en la mecnica de suelos y es utilizado para numerosos procedimientosde diseo de fundaciones y otras estructuras geotcnicas. En general, el ngulo hace referencia a la medida de la resistencia cortante debida a la friccinmecnica directa entre las partculas de suelo. El valor del ngulo de friccincaracteriza notoriamente a cada tipo de suelo y puede ser determinado a partir deprocedimientos de laboratorio y de campo, a travs de correlaciones y grficos; ysi no se cuenta con ninguna otra informacin puede obtenerse a partir de tablas.En este sentido, la prueba triaxial es uno de los ensayos ms adecuados paraevaluarlo mediante la representacin grfica del criterio de falla Morh-Coulomb.

ngulo de dilatancia: El ngulo de dilatancia puede tener una influenciasignificativa en la modelacin del comportamiento del suelo, especialmente enarenas densas y arcillas altamente sobreconsolidadas. En el caso de las arenaseste parmetro puede ser determinado mediante la evaluacin de lasdeformaciones unitarias volumtricas en un ensayo triaxial drenado, considerandode manera particular la variacin del parmetro con el grado desobreconsolidacin (OCR) del suelo. Dado que de manera general la dilatanciacorresponde a un fenmeno particular de suelos granulares y por tratarse deespecmenes de suelo con comportamiento normalmente consolidado esrecomendable usar el valor de cero grados para este parmetro.

Cohesin: La resistencia por cohesin es definida como la medida de lasfuerzas que cementan las partculas de suelo. La cohesin del suelo puede serestablecida a partir de variados procedimientos; sin embargo, a partir de lainformacin disponible de los ensayos triaxiales ejecutados y del trazado de laenvolvente de falla del suelo, esta puede ser determinada como el intercepto de lalnea de falla con el plano vertical.


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Son considerados parmetros de elasticidad el mdulo de Young y la relacin depoisson, los cuales consisten en:

Mdulo de Young: el mdulo de Young como un mdulo de rigidez y dado el

comportamiento no lineal tpico de los suelos normalmente consolidados, no esconveniente usar el mdulo de rigidez tangente a la parte inicial de la curvaesfuerzo deformacin (zona elstica) sino que se recomienda usar el mdulo derigidez correspondiente a la pendiente de la recta entre el origen y el puntocorrespondiente al 50% de la resistencia mxima como se presenta en la figura 5.Este mdulo de Young es denotado como E50 y es el ms indicado pararepresentar dicha respuesta.

Figura 4. Definicin del mdulo de rigidez secante E50.

Fuente: NIETO LEAL, Andrs, CAMACHO TAUTA, Javier Fernando y RUIZ

BLANCO, Edwin Fernando. Manual de modelos materiales. En: Revista ingenieraUniversidad de Medelln, vol. 8, no. 15, (julio-diciembre, 2009), p. 9.

Para verificar la suficiencia de la determinacin de este parmetro mediante elprocedimiento grfico y comprobar la validez de algunas correlaciones disponiblespara suelos arcillosos, se evaluaron los valores del mdulo de Young E utilizandola siguiente relacin: Donde E es el mdulo de Young efectivo, el mdulo de corte,es el mdulo de Young no drenado, es la resistencia la corte no drenada y elndice de plasticidad.

Relacin de poisson: Se trata de uno de los parmetros ms difciles de evaluaren el contexto de la mecnica de suelos, pero al mismo tiempo, de particularmente

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en el modelo Mohr-Coulomb. Normalmente, la relacin de Poisson efectiva puedeser evaluada a travs de la realizacin de un ensayo triaxial drenado, midiendo lasdistintas variables de deformacin unitaria.3

6.1.2 Ensayo SPT (Standard Penetration Test).6.1.2.1 Objetivo.Determinar la compacidad y la capacidad de soporte del suelo.

6.1.2.2 Descripcin. Consiste bsicamente en contar el nmero de golpes (N) quese necesitan para introducir dentro un estrato de suelo, un toma-muestras(cuchara partida) de 45 a 60 cm aproximadamente. De largo, a diferentesprofundidades (generalmente con variacin de metro en metro). l toma-muestrases golpeado bajo energa constante, con una maza en cada libre de 140 lb. (33.5Kg) y una altura de cada de 30 plg. (76,2 cm.). Este ensayo se realiza endepsitos de suelo arenoso y de arcilla blanda; no es recomendable llevarlo acabo en depsitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daos quepodra sufrir el equipo de perforacin al introducirlo dentro de dichos estratos.

6.1.2.3 Equipos. Los equipos a utilizar son los siguientes.

Pesa de 140lb, con una altura de cada de 30 plg.

Barras y brazos de perforacin

Muestreador o tubo partido con las siguientes dimensiones: largo: 50cm,dimetro exterior: 51mm, dimetro interior: 35mm

Peso total: 16lb

Trpode de carga

Flexmetro

Parafina sellante

Fundas de plstico

Tarjetas de identificacin.

3NIETO LEAL, Andrs, CAMACHO TAUTA, Javier Fernando y RUIZ BLANCO, Edwin Fernando.Manual de modelos materiales. En: Revista ingeniera Universidad de Medelln, vol. 8, no. 15,(julio-diciembre, 2009), p. 3-10.


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Figura 5. Ensayo SPT.

Fuente: ARGENTINA WAREZ. Ensayos de suelos. [En lnea]. Disponible enInternet: . [Citado: 18, mar., 2014].

6.1.2.4 Tcnica del ensayo. El ensayo se ejecuta de una manera universal comola que se describe a continuacin:

En primer lugar se realiza un sondeo hasta la profundidad establecida, y acontinuacin se lleva al fondo de dicha perforacin una cuchara normalizada quese inca 15cm en la capa a reconocer, a fin de eliminar la zona superficialparcialmente alterada.

Se hace una seal sobre el varillaje y se cuenta el nmero de golpes (N)necesarios para hincar de nuevo la cuchara, la profundidad de un pie (30cm).Como se mencion anteriormente, la masa que se utiliza para la hinca pesa 140lby su altura de cada es de 30 pulgadas, lo que corresponde a una altura de 0.5kjpor golpe, aproximadamente.

Entonces el parmetro medido ser: N = N1 + N2, en donde N1 corresponde ael nmero de golpes necesarios para hundir l toma-muestras 15 cm y N2 es ennmero de golpes que se necesita para hundir los 15 cm. Restantes del toma-muestras.


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Finalmente se abre la cuchara partida y se toma la muestra de su interior, pararealizar los ensayos correspondientes (Contenido de Humedad, Granulometra,Lmites de Consistencia, Peso Especfico).

Este ensayo se debe realizar mximo hasta los 50 golpes, ya que, despus deeste lmite, introducir el equipo de perforacin dentro del estrato puede causardaos al mismo. Cuando tenemos este caso, se dice que existe RECHAZO (rocao suelo muy bueno).

6.1.2.5 Clculos. Las siguientes son las ecuaciones a utilizar: El valor de N(nmero de golpes necesarios para hincar un toma-muestras de 30 cm. Delongitud en un estrato de suelo, una profundidad que generalmente vara de metroen metro) se determina, como se mencion anteriormente, sumando los valoresde N1 + N2, entonces:

Donde:

N1: Nmero de golpes necesarios para hincar l toma-muestras15 cm.N2: Nmero de golpes necesarios para hincar l toma-muestras otros 15

cm.

A partir del N del ensayo SPT se pueden determinar la resistencia a la penetraciny a la presin admisible.

Donde:Rp: resistencia a la penetracinN: nmero de golpes

Donde:

adm: carga admisibleN: nmero de golpes

Otro parmetro que se puede determinar a partir del N obtenido y de laclasificacin posterior del suelo, es el grado de compacidad en caso de suelosarenosos y la consistencia en caso de suelos arcillosos, esto mediante tablas querelacionan los mencionados valores*:

*Resumen de la ASTM D 1586.

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Tabla 2. Relacin de valores para los parmetros de resistencia.

Fuente: ASTM INTERNATIONAL. Standard Test Method for Standard PenetrationTest (SPT) and Split-Barrel Sampling of Soils: ASTM D 1586. New York: ASTM,1996. p. 3.

Tabla 3. Relacin de valores para los parmetros de resistencia.

Fuente: ASTM INTERNATIONAL. Standard Test Method for Standard PenetrationTest (SPT) and Split-Barrel Sampling of Soils: ASTM D 1586. New York: ASTM,1996. p. 4.

6.1.3 Ensayo de veleta.

6.1.3.1 Objeto.Establecer el procedimiento del ensayo de veleta en el terreno, ensuelos cohesivos blandos y saturados. Es necesario conocer la naturaleza delsuelo en el cual se ha de efectuar cada ensayo, para asegurarse de su aplicacine interpretacin.

6.1.3.2 Descripcin del ensayo. El ensayo de corte con veleta consiste

bsicamente en colocar una veleta de cuatro hojas dentro del suelo inalterado, yen girarla desde la superficie para determinar la fuerza de torsin necesaria paralograr que una superficie cilndrica sea cortada por la veleta; con esta fuerza decorte se halla, entonces la resistencia unitaria de dicha superficie. Es deimportancia bsica que la friccin de la varilla de la veleta y la del aparato seantenidas en cuenta porque de otra manera, la friccin sera inadecuadamenteregistrada como resistencia del suelo. Las medidas de friccin bajo condiciones


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que no implican carga, como cuando se emplea un vstago liso en lugar de laveleta o una veleta que permita alguna rotacin libre de la varilla antes desometerla a carga, son satisfactorias nicamente cuando el giro sea aplicadomediante un momento balanceado que no se traduzca en empuje lateral. A

medida que las fuerzas de torsin se hagan ms grandes durante un ensayo, unempuje lateral en el instrumento se traducir en un incremento de friccin noconsiderado en las iniciales sin carga. No se recomiendan instrumentos queproduzcan empuje lateral. La varilla de la veleta debe tener suficiente rigidez paraque no sufra torsin bajo condiciones de carga plena, de lo contrario, se deberhacer una correccin al dibujar las curvas de Momento vs. Rotacin.

6.1.3.6 Equipos. Los equipos a utilizar son los siguientes.

Varillas de extensin La veleta se deber operar desde la superficieconectndola con varillas de torsin, de acero. Estas varillas debern ser de undimetro tal, que no sea excedido su lmite elstico cuando la veleta sea sometidaa su capacidad plena. Si es necesario determinar curvas de momento vs.Rotacin, es esencial calibrar las varillas de rotacin antes de emplearlas. Lamagnitud del giro de la varilla (si lo hubiera) se deber establecer en grados pormetros por unidad de momento. Esta correccin se hace progresivamente msimportante a medida que aumenta la profundidad; la calibracin se deberefectuar por lo menos hasta la profundidad mxima esperada, para el ensayo.

Veleta: En la figura 6 se muestran los dos tipos de veletas normalizadas poreste ensayo. Cada una tendr cuatro hojas perpendiculares entre s, su altura serel doble del dimetro. Las dimensiones de la veleta debern ser las especificadasen la Tabla 4. Teniendo en cuenta que no se altere el ngulo de 90 comprendidoentre ellas.


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Figura 6. Tipos de veleta.

Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE VAS. Ensayo de corte sobre sueloscohesivos en el terreno usando la veleta: I.N.V. E - 170 - 07. [En lnea]. Disponibleen Internet:. [Citado: 18, mar., 2014].

Tabla 4. Dimensiones de veletas.



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6.1.3.4 Tcnica del ensayo. Se realiza el siguiente procedimiento:

Cuando se emplee revestimiento para la veleta, se deber avanzar con ellahasta una profundidad no menor de cinco veces el dimetro del revestimiento, por

encima de la profundidad deseada para la punta de la veleta. Cuando no se utilicerevestimiento, se deber suspender la perforacin a una profundidad tal que lapunta de la veleta pueda penetrar dentro del suelo inalterado, una profundidad de,por lo menos, cinco veces el dimetro d la perforacin.

Se deber penetrar la veleta desde el fondo del agujero o de su revestimiento,mediante un empuje simple, hasta la profundidad a la cual se va a efectuar elensayo, cuidando que no se aplique torsin durante dicho empuje.

Con la veleta en posicin, se deber aplicar el giro a una velocidad que noexceda de 0.1/segundo. Generalmente se requieren para la falla, entre 2 y 5minutos, excepto en arcillas muy blandas en las cuales el tiempo de falla puedeelevarse a 10 15 minutos. En materiales ms duros, que alcanzan la falla conuna deformacin pequea, se puede reducir la rata del desplazamiento angular detal manera que se pueda obtener una determinacin apreciable de laspropiedades esfuerzo-deformacin. Durante la rotacin de la veleta, se debermantener sta a una altura fija. Se deber registrar el momento mximo. Conaparatos de transmisin, es aconsejable anotar los valores intermedios delmomento obtenido en ese instante, a intervalos de 15 segundos o menores, si esrequerido.

Despus de determinar el mximo momento, se rota rpidamente la veleta unmnimo de 10 revoluciones; inmediatamente despus se determinar la resistenciaremoldeadas, en todos los casos dentro del minuto siguiente al remoldeo.

En los casos en los cuales el suelo est en contacto con la varilla de giro, sedetermina la friccin entre la varilla y el suelo por medio de ensayos de giroefectuados con varillas similares a profundidades equivalentes, sin la veletacolocada. Se debe efectuar el ensayo de friccin de la varilla por lo menos una vezen cada sitio.

Para determinar la magnitud de la friccin de los cojinetes o guas, en aparatosen los cuales la varilla de giro est completamente aislada del suelo, se deberrealizar un ensayo de friccin con una varilla lisa al menos una vez en cada sitio.En dispositivos de veleta que funcionen adecuadamente, esta friccin deber serdespreciable.

Se debern efectuar ensayos con veleta nicamente en suelos cohesivos,inalterados o remoldeados. No se deben realizar en ningn suelo que permita eldrenaje o que se dilate durante el perodo del ensayo, como en arenas o limos oen suelos en los cuales la veleta encuentre piedras que puedan influir en los


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resultados. Se recomienda no hacer ensayos de veleta con espaciamientosmenores de 0.76 m entre ellos. Este espaciamiento se podr variar cuando searequerido con la autorizacin y responsabilidad del especialista a cargo.

6.1.3.5 Clculos. Se calcula la resistencia al corte del suelo mediante el empleode la siguiente expresin.

Donde:T = momento de giro, en N-m (lb-pie),s = resistencia al corte de la arcilla, en kPa (lb/pie), yK = constante que depende de las dimensiones y de la forma de la

veleta m3 (pies3), tal como se indica en Tabla 5.

Tabla 5. Valores de la constante k (m3-ft3).


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6.2 MARCO TERICO

6.2.1 Ensayo SPT torque.

6.2.2.1 Historia. El SPT-T4

fue propuesto por Ranzini en 1988. Esta prueba sellevo a cabo mediante el ensayo SPT, estandarizado por la Asociacin Brasileade Normas Tcnicas (NBR 6484/80), se aplica la rotacin de la varilla de toma demuestras con la ayuda de una llave de torsin. Durante la rotacin, la lectura tieneel esfuerzo mximo requerido para romper la adhesin entre el suelo y la toma demuestras, lo que permite obtener la friccin lateral muestreador-suelo.

Los estudios relacionados con la prueba existen desde 1902, cuando Charles R.Gow introdujo el proceso de prensar una varilla de 2,54 cm, con un martillo de 50kg reemplazando as el sistema para la obtencin de la muestra de suelo por laperforacin con agua. A principios de 1940, esta prueba fue introducida en Brasilpor el Sr. Odair

Grilloen el ao 1945 con el Ing. Milton Vargas presentaron el trabajo sobre: Laexploracin subterrnea para los fines de Estudios de Fundaciones. La falta deestandarizacin condujo a la aparicin de diversos equipos, as fueron adoptadoscomo procedimientos diferentes. Estos hechos causaron una gran diversidad deresultados, por lo que es difcil correlacionar los resultados de SPT con otrosparmetros de prueba. Por lo tanto la sonda aprob un perodo de descrdito.

Ranzini propone una ligera modificacin en el procedimiento normal en ladinmica de la prueba de penetracin estndar (SPT), para obtener un valor defriccin lateral. De hecho no sera un cambio, pero si una pequea continuacindel juicio hasta su finalizacin, sin cambiar en nada el procedimiento para obtenerel ndice de resistencia a la penetracin N. Adems considera una variacin en elesfuerzo cortante lineal desde cero al centro de la base de la toma de muestras,hasta una tensin mxima en la superficie lateral cilndrica, a travs del pasovstago cnico de la zapata de corte, sin tener en cuenta la diferencia entre lafriccin interna del suelo y las paredes laterales del resto de la superficie. Estafrmula se corrigi despus de seis aos por Ranzini.

Despus de prensar el extremo de la toma de muestras para facilitar sueliminacin, el operador por lo general debe aplicar un esfuerzo de torsin a lavarilla con una llave inglesa. Segn Manzini, el operador podra usar una llave detorsin, que proporcionan una medida del momento de torsin mximo necesario;para el giro de la toma de muestras el valor podra ser utilizado, por ejemplo, en la

4 PALCHECO PIEXOTO, Anna Silvia. Estudo do ensaio SPT-T e sua aplicao na prtica deengenharia de fundaes. Trabajo de grado (Doutor em Engenharia Agrcola). Campinas:Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Agrcola FEAGRI, 2001. p. 16-25.


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evaluacin la tensin lateral estimado en estacas a travs de la friccindesarrollada en el sistema de suelo-muestreador.

Basndose en su experiencia, Smith enumer algunas ventajas y limitaciones de

SPT-T. Ventajas:

Medicin simultnea de esttica, resistencia a T y la medicin dinmica N.

La evaluacin del valor N.

No hay necesidad de cargar la reaccin o anclaje temporal, facilitando laejecucin.

Mayor similitud con la condicin al aplicar un movimiento de corte en el suelo.

Limitaciones:

Causa la torsin de varillas.

Requiere mucho esfuerzo fsico por parte de los operadores cuando se ejecutaen suelos que ofrecen mayor resistencia.

Aumenta el tiempo de prueba, dependiendo de la resistencia ofrecida por elsuelo. Sin embargo, en los ensayos realizados en este estudio, el momento de la

adicin al esfuerzo de torsin medido fue de uno a dos minutos, mientras que seencuentra en desacuerdo con la declaracin Soares (1999). Por otro lado, se sabeque las pruebas elctricas como CPT son mucho ms rpidos, mientras que unSPT-T toma un da entero para hacer una muestra de quince metros, el CPTtardaalrededor de dos horas.

En la prctica brasilea de ingeniera de cimentaciones, se usan generalmente losresultados de los ensayos SPT y CPT para el diseo de pilotes y cimentacionessuperficiales, basados en correlaciones empricas establecidas entre la resistenciade penetracin y la capacidad portante.

Ranzini propuso la prueba SPT-T que bsicamente consiste en la medicin deltorque necesario para romper la interaccin suelo-cuchara despus de supenetracin. Despus de esto, muchos ingenieros brasileros han usado el ensayoSPT-T en la prctica de cimentaciones.


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Todas las predicciones son comparadas con los resultados de pruebas de cargainstrumentadas, realizadas en varios tipos de pilotes instalados en seis camposexperimentales, existentes en el sur-este de Brasil.5

6.2.1.2 Correlaciones del ensayo SPT-T. Los estudios en esta rea comenzaroncon Decourt Cuaresma y Son en 1991, ya que mostraron las correlaciones delosesfuerzos obtenidos del SPT-T y N72 en suelos sedimentarios y residuales.Hay que aclarar que N72 es el valor de N para prensar una eficiencia del 72% quecorresponde a la energa media obtenida con el equipo utilizado en Brasil, es decirque se utiliza el 72% del equipo, no el 100% como es convencional 6.

Presentaron los siguientes anlisis para diferentes TxN72 de acuerdo al tipo desuelo:

Suelos terciarios de la cuenca de So Pablo: T = 1,2N72. Los valores no sonvlidospara suelos con presencia de cantos rodados.

Los suelos residuales de granito y migmatita: T = 1.84N72.

Arenas finas, casi puras: por encima de la capa fretica T N72, por debajo dela capa fretica con N72 superior a 20, T entre N72 y 0.5N72, paraN72 inferior de20 mayores dispersiones;

Las arcillas blandas (sedimentos cuaternarios): la relacin Neq/N72 muestrauna buena correlacin con la sensibilidad obtenida a partir de la prueba depaletas: T = 0.4z relacin obtenida estadsticamentedonde z es la profundidad a laque se realiza el ensayo.

Un ao ms tarde Decourt evidencio la gran ventaja de la medida del esfuerzo detorsin sobre el valor N dentro del SPT, ya que la primera es una medida esttica,mientras que el segundo es una medida dinmica. Otra ventaja es que aunquedurante el SPT la estructura del suelo se rompe dentro de la toma de muestras, lamedicin del esfuerzo de friccin lateral en una regin que aunque parcialmente

se encuentra perturbada tras el debido proceso an conserva la estructura

5 RUGE CRDENAS, Juan Carlos y PINTO DA CUNHA, Renato. Determinacin de parmetrosgeomecnicos en suelos metaestables, mediante el uso de ensayos de campo. [En lnea].Disponible en Internet: . [Citado: 18,mar., 2014].6PALCHECO PIEXOTO, Anna Silvia. Op. Cit., p. 32-35.

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original. Asimismo los suelos mas estructurados tienden a tener valores de T/Nmayores de acuerdo con el siguiente cuadro segn Decourt en 1998.

Tabla 6. Clasificacin de suelos basados en el valor de T/N segn Decourt.

TIPO DE SUELO T/NArenas sedimentarias, capas inferiores 0,3

Suelo de cuencas sedimentarios 1,2

Suelos saprofitos 2,0

Arcillas porosas colapsables 2,5 / 5,0

Arenas sedimentarias, capas superiores 10Fuente: PALCHECO PIEXOTO, Anna Silvia. Estudo do ensaio SPT-T e suaaplicao na prtica de engenharia de fundaes. Trabajo de grado (Doutor em

Engenharia Agrcola). Campinas: Universidade Estadual de Campinas. Faculdadede Engenharia AgrcolaFEAGRI, 2001. p. 38.

Para completar el estudio de la clasificacin del suelo de acuerdo con lasmedidasdelesfuerzo de torsin y el ndice de resistencia, Alonso aporto un estudiode la medida del esfuerzo de torsin a los suelos de Santos-Brasil,observando quela dispersin de los valores medidos para la friccin lleva a la conclusin de que larelacin T*N no es universal.

6.2.1.3 Mtodos basados en SPT-T. Mayne7 investiga como precisamente unnmero (valor de N), es suficiente para calcular un gran nmero de parmetrosdiferentes del suelo y aboga por el empleo de pruebas in situ con mecanismosheterogneos. En Brasil el SPT se usa normalmente en la prctica de Ingenierade Cimentaciones desde 1944; Ranzini sugiri complementar el convencional SPTcon la medida del torque requerido para voltear la cuchara partida despus de quesea hundida. Esta es llamada prueba de penetracin estndar con la medida deltorque (SPT-T).

El mismo Ranzini, sugiri la posibilidad de usar este valor para obtener laresistencia lateral del pilote y present la siguiente ecuacin:

Donde:fT = adherencia muestreador suelo (el kPa)

7 ATALA ABAD, Csar Augusto. Estudio experimental sobre correlaciones en suelos granularesfinos (arenas) compactados, usando equipos de penetracin. [En lnea]. Disponible en Internet:. [Citado: 18, mar., 2014].

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T = medida del torque (m.kN)h = longitud de penetracin del muestreador (m).

Hoy en da, existen cuatro mtodos que predicen la capacidad portante de pilotes

basados en los mtodos de SPT-T.: Decourt, Alonso, Carvalhoet y Peixoto.Una serie de ensayos in situ se han desarrollado para medir la puesta a punto quese puede realizar dentro de un programa de exploracin de subsuelo. Una deestas pruebas es SPT-T, se considera que puede ofrecer la combinacin msdesfavorable de la aplicabilidad de los resultados, facilidad y sencillez al realizarla,sin contar con el costo del equipo. Sin embargo la instrumentacin no se hadesarrollado formalmente para su aplicacin comercial.

En investigaciones anteriores en otros pases se concentraron en realizar pruebasque van desde varias horas a varias semanas, llegando a conclusiones donderequirieren de intervalos de tiempo considerablemente ms cortos como lo sondentro de una hora o menos (cabe aclarar que si el ensayo es para ser incluido enun programa de exploracin tpica).Pero hay escepticismo con respecto al cortoplazo debido a que diferentes pruebas y expertos aseguran que no es prctico nimucho menos econmico.

El ensayo SPT-T se realiza sobre una muestra, midiendo la resistencia a la torsinde la cizalla lateral del suelo (corte directo). La prueba se lleva a cabo girando lasbarras de perforacin y fracturacuchara de la superficie y la grabacin delesfuerzo y ngulo de giro necesario.8El ensayo SPT-T, introducido por Ranzini,trajo la posibilidad de obtener un parmetro importante para el clculo de lasfundaciones, desde entonces, muchos investigadores la han estado utilizando enla prctica de la ingeniera. Inicialmente se han utilizado datos de encuesta deejecutores de SPT-T, lo que resulta en aproximadamente siete mil pares de datos(T, N) asociados con suelos respectivos clasificados por el sistema tctil-visual.

Una ventaja es la de no verse afectado el esfuerzo de las fuentes conocidas porerrores del valor tradicional de SPT (cuentan nmero de golpes, cada de altura,peso bajar de peso, friccin tallos, mal estado de la zapatilla de corte, poleas,cuerdas, etc). Otra ventaja de este procedimiento es la posibilidad de obtener unvalor ms fiable de la tensin lateral a travs del SPT y por un muy pequeo costoadicional. Otra medida que se puede obtener es el esfuerzo de torsin residualque es seguir girando el muestreador hasta que la lectura sigue siendo constante,posteriormente se realiza una segunda medida.

La estandarizacin del ensayo SPT- T es de vital importancia para tener unconocimiento profundo de los factores que intervienen en la prueba SPT, yaestudiados por varios autores. Bsicamente en la prctica real hay dos flujos de

8Ibd.


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aplicacin para SPT -T: primero es el estudio de la T/N para obtener parmetrosgeotcnicos y fijar el valor de N del SPT y la segunda se refiere a obtener lafriccin lateral de pilotes mediante la obtencin de la adhesin-friccin delmuestreador de suelos.

Una vez que el equipo se encuentra listo, probado y calibrado, se realizaronpruebas SPT- T con el esfuerzo de medidas por el equipo elctrico y analgicosimultneamente. Estas pruebas se realizaron en siete lugares diferentes:

Experimental campo de la universidad de Ingeniera Agrcola (Feagri),Unicamp, Campinas (SP )

Campo Experimental de la Universidad Federal de Lavras ( UFLA ), Lavras(MG)

Campo Experimental de la Escuela de Ingeniera de So Carlos (CESE),USP,So Carlos (SP)

Experimental campo de la universidad de Ingeniera y Tecnologa (FET),UNESP, Bauru (SP)

Campo Experimental de la Facultad de Ingeniera de la Isla Individual (DIA-F),UNESP, Isla Simple (SP)

Campo Experimental de la Escuela Politcnica (EP), USP, So Paulo (SP)

Highway Piaaguera / Guaruja, el 79,7 km, Guaruj (SP).

A partir de los resultados de estas pruebas se llevaron a cabo los siguientesestudios:

El anlisis de la curva de esfuerzo motor en funcin del ngulo de rotacin, loque permiti la definicin Tmximo/Tres y el estudio de la influencia del tipo de sueloen la forma de la curva

Anlisis de la T/N para diferentes tipos de suelo

Anlisis de la relacin Tmximo/ Tres de los diferentes tipos de suelo Comparacin de los parmetros obtenidos a partir de la CPT con los obtenidospor SPT- T

Estimar la carga de capacidad de corte a travs de los parmetros obtenidosSPT -T de prueba.


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Mtodo Ranzini. En marzo de 2000 Ranzini, dio una conferencia en el institutode ingeniera de So Pablo, presentando una metodologa para calcular lacapacidad de carga de los cortes a partir de la medicin de la friccin lateral SPT-T.

El autor solicit el uso exclusivo de fT, sin el uso del N y sin la descripcin del tipode suelo:

Donde:

T: Es el esfuerzo de torsin aplicado a las barras, dada en (m.kgf)H: Es la altura total de la penetracin de la toma de muestras en (cm)Ft: Es la tensin obtenida en la friccin lateral (kPa)

Para la capacidad de carga de estacas es usual del conteo de las parcelas defriccin lateral y la punta:

Donde:

PR: Es la ruptura de carga o poder de cargaPL: Es la parte transmitida por la friccin lateralPP: Es la parte transmitida a travs de la punta

Manzini sugiri que este clculo puede ser extendido para el corte de pequeodimetro, porque la superficie de ruptura es menor y debe estar contenido dentrode la gama de un metro por encima y un metro por debajo de la base de la pila.

La determinacin de los valores de los coeficientes empricos, s y SP sera msapropiada si se obtiene mediante pruebas de carga instrumentado. Debido a queesta prctica no es usual, el autor estableci dichos coeficientes a travs deconsideraciones o criterios adicionales. Para el caso especfico de la hlice decorte continuo, el autor admiti que propulsor de la barrena helicoidal durante laestaca de la ejecucin, debe crear una condicin similar a la creada por la rotacinde la toma de muestras en la interfaz con el suelo, aunque hay una diferenciaentre el erizado del muestreador y la perforacin.9

Mtodo Decourt y Cuaresma (1978), revisado en 1996. Estos autorespresentaron un mtodo para evaluar la capacidad de carga en funcin de tubos sinsoldadura y posteriormente se ajustaron al SPT-T.

9PALCHECO PIEXOTO, Anna Silvia. Op. Cit., p. 36-37.

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Para el tradicional N, Decourt y Cuaresma consideran los esquejes de rotura, TH,lo que corresponde a un desplazamiento de carga en la parte superior de la pila de10% del dimetro para suelos de arcilla y 30% del dimetro para suelos arenosos.Las ecuaciones propuestas por este mtodo son:

Qu = * qp * Ap + * q* A

Mtodo Alonso. Alonso mostr una expresin matemtica para predecir laadhesin en diversos tipos de pilas de friccin lateral obtenidos por el SPT-T, loque sugiere que la porcin de la punta se calcul de acuerdo Decourt y Cuaresma(1978). En un artculo Alonso presenta una metodologa para lacapacidaddecarga, en el que el autor sugiere que la porcin de la punta se calculde acuerdo Decourt y Cuaresma (1978).Otro artculo Alonso present unametodologa para la capacidad decarga que sugiere utilizar un esfuerzo de torsintanto como para la friccin lateral como para la parte de la punta.

Mtodo Carvalho et al. Carvalho analiz los resultados de los ensayos llevadosa cabo de acuerdo con la NB 6484 (1980) y a travs de las muestras obtenidascompararon la adherencia por friccin obtenida a partir de la ecuacin de Ranzini,Decourt y Cuaresma, sugerido a los suelos porosos de la regin, los riesgos deescala se podran hacer a travs de la siguiente expresin:

PR = PP + (U* L * fT * T )

Donde:

PP: Parcelas de punta calculados por Decourt y Cuaresma (1978) teniendoen cuenta los coeficientes propuestos por Roberts et al (1998)U: corte transversal del permetroL: longitud de la pilaFT: Promedio de adhesin a lo largo de la longitud de la pilaT: coeficientes para el clculo de la parte lateral

6.2.1.4 Recopilacin y anlisis de datos existentes. Tanto los documentos comodatos existentes referentes al ensayo se encuentran disponibles en empresasextranjeras tales como: Eng Engesolos de Suelos y Fundaciones Ltda., SondasaEng y Geotecnia y Cimientos Ltda., Granja Experimental de la USP - So Pablo,USP - So Carlos, UNESP Ilha Simple, UNESP - Bauru y UNICAMP -Campinas.

6.2.1.5 Uso SPT-T. Inicialmente se calcul la capacidad de carga de las pilas atravs de los mtodos ya establecidos por Decourt en la prctica brasilea yCuaresma (1978), Aoki y Velloso (1975) y Philiponnat (1978), adems de losmtodos existentes utilizando la SPT-T:

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Decourt Mtodo y Cuaresma y revisado en Decourt Hachich en 1996. Alonso, en 1996. Carvalho et al., en 1998.

Despus se hizo un estudio para obtener los coeficientes empricos s y sp,sugerida por Ranzini para finalmente realizar los ajustes necesarios en lasmetodologas para proponer un mtodo con el cual se pretenda acumular laexperiencia ya existente con el valor del nuevo parmetro y N sugerido porRanzini.

Prey present una breve revisin de la literatura sobre el tema, haciendo relevanteel fomento del uso del ensayo SPT-T en Brasil. El autor hace hincapi en laimportancia del conocimiento de la energa utilizada y el uso del parmetro de laadhesin de friccin lateral sugerido por Ranzini. Por lo tanto con el fin de evaluarla capacidad de funcionamiento y obtener parmetros de diseo de lasfundaciones a travs del ensayo SPT-T Soares (1999) llevo a cabo una campaade prueba la cual tom nota de los factores que influyen:10

Estado de conservacin de varillas.

Necesidad de utilizar un centralizador para mantener las varillas en vertical.

La llave de torsin de la velocidad de rotacin debe ser constante.

La llave de torsin debe ser utilizada en una posicin horizontal para que noafecte la medicin del esfuerzo de torsin.

La falta de atencin del operador al llevar acabo el ensayo puede presentarerrores en la lectura y no se restablecer la llave de torsin antes de la rotacin.

Se debe tomar un rango de lectura de las llaves de torque.

6.2.1.6 Relaciones T/N. La relacin T/N ha sido utilizada por algunos ingenieroscomo parmetro de clasificacin del suelo. Por lo tanto, es necesario un estudiodetallado de este parmetro con el fin de discutir la viabilidad de la utilizacin depruebas SPT T. Para ello se deben analizar los diferentes datos experimentalesobtenidos ya sean de empresas extranjeras que hallan implementado el ensayo endiferentes pruebas, como de diferentes universidades que tengan este tipo deensayos dentro de sus procesos de investigacin.

6.2.1.7 Anlisis de datos. Los valores de T/N presentados se refieren a la unidadde esfuerzo de torsin en kgf.m dividido por el nmero de golpes necesarios parapenetrar en el suelo, representados por el ndice N. El anlisis se hace posible al

10Ibd., p. 35.


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evaluar la variacin de T/N para cada tipo de suelo de acuerdo con la geologa, laprofundidad y la presencia de nivel de agua. Para permitir mejor visin del anlisisde suelos, fueron divididos en:

Suelos colapsables. En el anlisis de T/N de los suelos colapsables, se hautilizado los datos obtenidos de estudios realizados en Brasil considerando unaprofundidad mxima de hasta 6,0 metros y siempre por encima del nivel del agua.Los suelos fueron separados en cuencas sedimentarias del suelo de Sao Pablo -Brasil. Por ejemplo en el campo experimental de la Universidad Estatal deLondrina (UEL ) y segn Massad la arcilla roja porosa que cubre las partes altasde la ciudad de So Pablo son los suelos de laterita, debido a la alta porosidad,colapsabilidad. Para suelos en Sao Pablo (suelos arenosos) se determin valoresde T/N de 2,2, con un intervalo de confianza de 95 % entre 2,03 y 2,33 aunque ladesviacin estndar es de 0,92. Por otro lado, los suelos arcillosos del campoexperimental Feagr mostraron una relacin T/N de 0,69 con un intervalo deconfianza de 95% entre 0,51 y 0,85. Los anlisis para los suelos arenosos de loscampos experimentales Island y Bauru mostraron resultados promedio T/N igual a0,67 y 0,75, respectivamente. Por otra parte, los anlisis llevados a cabo consuelos arenosos mostraron una relacin T/N igual a 1.73 con un promedio deconfianza de rango de 95% entre 1,23 y 2,25. Los sitios tienen un tamao departcula similar.

Suelos residuales. Los suelos residuales registrados en la base de datos deinformes basados en campos experimentales internacionales como Brasil son ensu mayora suelos limosos. Para realizar el anlisis se trat de dividir los datos porel tipo de suelo, la ubicacin y la presencia del nivel de agua. Se realizaron cincoanlisis teniendo en cuenta la granulometra y presencia del nivel de agua, losresultados de estos cinco anlisis eran prcticamente iguales con Intervalos deconfianza de 95%, tuvieron valores mximos de 2,0. En la ciudad de Guaruja -Brasil, por ejemplo los datos se analizaron areno arcilloso y arena limosa pordebajo del nivel de agua, los promedios fueron 2,27 y 1,51 respectivamente, concoeficiente de la variacin 68,3% y 47,7%, valores que son demasiado altos.

Sedimentos marinos. Los informes en los que los suelos contenan conchasfueron descartados, debido a que estos materiales pueden distorsionar el valor deN. El coeficiente de T/N (kgf.m/nmero de golpes) mostr valores medios entre 1,2y 1,6. Cuando se consider slo arcillas blandas y muy suaves, N


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Tabla 7. Relacin T/N de acuerdo con la clasificacin de los suelos.

Fuente: PALCHECO PIEXOTO, Anna Silvia. Estudo do ensaio SPT-T e suaaplicao na prtica de engenharia de fundaes. Trabajo de grado (Doutor emEngenharia Agrcola). Campinas: Universidade Estadual de Campinas. Faculdadede Engenharia AgrcolaFEAGRI, 2001. p. 49.


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6.2.1.8 Pruebas realizadas en campos experimentales en Brasil. Pruebas SPT-Tse realizaron en diferentes campos y fundaciones experimentales. A continuacinse presenta la caracterizacin geolgica, geotcnica y anlisis de los siete sitios ylos resultados de las pruebas de SPT-T.

Campo experimental de la Universidad de Ingeniera Agrcola - Campinas11. ElCampo Experimental est situado junto al Laboratorio de Materiales de la Facultadde Ingeniera Agrcola. Esta zona est reservada para la investigacin demecnica de suelos y fundaciones y sin embargo tiene dos pozos de inspeccinpara la extraccin de muestras inalteradas, realizacin de ensayos in situ (SPT-T),CPT (punta de la friccin de tipo de cono elctrico), ensayos de caracterizacin,pruebas de parmetros de resistencia y compresin y las pruebas de decargainstrumentado sobre pilotes prefabricados.

Caracterizacin geolgica. La geologa de la regin se compone de rocas

bsicas pero la predominante es la diabasa. CARACTERIZACIN GEOTCNICAEl perfil geotcnico del campo experimental se compone bsicamente de unaprimera capa de seis a siete metros de arcilla arenosa de alta porosidad y pordebajo el suelo residual es roca diabasa. El nivel del agua vara entre 12,80 y15,30 metros de profundidad.

Pruebas de caracterizacin. Los resultados de las pruebas decaracterizacin, la mxima consistencia y tamao de las partculas, son en laTabla 8.

11Ibd., p. 37.


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Tabla 8. Resultados de las pruebas para la caracterizacinCampinas.


Parmetros de la resistencia. Se muestran en la tabla 9 donde c, cohesin y

ngulo de friccin, con respecto a la tensin total y tomado de ensayos triaxiales.El parmetro Rc es la resistencia a la compresin obtenido a partir de la prueba decompresin simple. Los resultados a profundidades de 9 metros se obtuvieron pormedio del mtodo de Giacheti y los correspondientes a 10, 12, 14 y 16 metros seobtuvo por el mtodo de Albuquerque.


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Tabla 9. Resultados de las pruebas de resistenciaCampinas.


Resultados de la prueba SPT-T. Inicialmente cuatro pozos fueron ejecutados loque represento un total de 89,57 metros. Tanto en este campo experimental comoen otros, la profundidad de los sondeos vara dependiendo de la geologa local, ladisponibilidad de fondos tratando de respetar siempre la profundidad de por lomenos dos metros por debajo del borde de corte de la perforacin ms cercana.

Se hicieron lecturas peridicas y se obtuvo el esfuerzo de torsin residual mximo.Se observ que la recuperacin geolgicamente de las muestras es diferente paralos suelos y el ensayo SPT-T puede ser una herramienta para llevar a cabo estetipo de estudio.

Anlisis. El suelo del campo experimental de Feagri el cual est formadobsicamente por una capa de 6,0 m de espesor de arcilla porosa, limo, playa dearena y por debajo una capa de limo arcilloso arenoso. La primera capa cuyo valorde T/N es 1.


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Tabla 10. Anlisis de resultadosCampinas.


Campo experimental de la Universidad Federal de Lavras.12

Caracterizacin geolgica. La geologa de esta regin est compuesta porrocas metamrficas.

Caracterizacin geotcnica. El perfil geotcnico del campo experimental de laUniversidad Federal de Lavras se compone bsicamente de una primera capa (1metro) de limo arcilloso, a continuacin otra capa de limo arenoso. En 17 metrosde profundidad no se ha encontrado el nivel de agua. Las pruebas de laboratoriose llevaron a cabo por Tan, se obtuvieron a partir de muestras tomadas de hasta10,0 metros de profundidad.

12Ibd., p. 39-40.


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Pruebas de caracterizacin. Los resultados de las pruebas de caracterizacin:lmites de consistencia y tamao de las partculas, son en la tabla 11.

Tabla 11. Resultados de las pruebas para la caracterizacinLavras.


Parmetros de la resistencia. Los resultados mostrados en la tabla 12seobtuvieron en las pruebas triaxiales rpido y de corte directo.

Tabla 12. Resultados de las pruebas de resistenciaLavras.



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Resultados de la prueba SPT-T. Dos agujeros fueron hechos en el terreno de laUniversidad Federal de Lavras, aunque las bases en este campo experimental sonrelativamente poco profundas (4,5 metros)y pilotes de 10 metros de profundidad,se opt por realizar las ensayos de hasta 17 metros, la temperatura media durante

este perodo de 27,5 C. Anlisis. El perfil del sub-suelo del campo experimental de la UniversidadFederal de Minas se compone bsicamente de dos capas: limo arcilloso y limoarenoso.

Tabla 13. Anlisis de resultados - Lavras

Fuente: PALCHECO PIEXOTO, Anna Silvia. Estudo do ensaio SPT-T e sua

aplicao na prtica de engenharia de fundaes. Trabajo de grado (Doutor emEngenharia Agrcola). Campinas: Universidade Estadual de Campinas. Faculdadede Engenharia AgrcolaFEAGRI, 2001. p. 39.

Campo Experimental de Ingeniera Escuela de San Carlos - USP13. El campoexperimental del Departamento de Escuela de Ingeniera de San Carlos, hapasado por tres etapas: la primera etapa de pilotes perforados mecnicamentesecos, instrumentados, con una longitud de 10 metros y un dimetro de 0,35 m a0,50 m probaron la compresin y se estudiaron resistencia a la traccin; en lasegundaetapa se estudiaron los tipos de perforacin con un dimetro de 0,25 m yuna longitud de 6 m, dispuestos en grupos de dos, tres y cuatro estacas, y tambin

aislados, se estudi la colapsabilidad del efecto; y por ltimo la tercera etapa seestn investigando con la instrumentacin para el control de la presin de succin.

Caracterizacin geolgica. La regin de San Carlos se sientan suelosconstituidos por areniscas y rocas baslticas efusivas, por encima de estas

13Ibd., p. 42-43.


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piedras aparecen conglomerados y areniscas y poco despusse encuentran lossedimentos del Cenozoico.

Caracterizacin geotcnica. El perfil geotcnico se compone bsicamente de

dos capas de arena fina y mediana, ligeramente arcilloso limoso y separados porla lnea de piedras de aproximadamente 6,50 m. La primera capa se caracterizapor sedimentos del Cenozoico y el segundo como la piedra arenisca. Las pruebasde laboratorio se llevaron a cabo por Mehta, Carvalho y Giacheti hace varios aos.Los resultados de estas pruebas se obtuvieron a partir de muestras deformadas ysin deformar tomada de un pozo, bajo tierra desde 1,30 m hasta 10,30 m.

Parmetros de la resistencia. Los parmetros de resistencia que se presentanen la Tabla 14 corresponden a resultados de ensayos triaxiales de tipo densorpido, los ensayos triaxiales tipo drenado, y la compresin simple. Los resultadosse presentan en trminos de tensiones efectivas.

Tabla 14. Resultados de las pruebas de resistenciaSan Carlos.


Resultados de la prueba SPT-T. Cinco pozos de sondeo se realizaron para untotal de 87,82 metros, con un rango de temperatura entre 20 C y 34 C. Lossondeos se realizaron a profundidades ligeramente muy grandes.

Anlisis. Es bsicamente arena, con aproximadamente un 23% de arcilla y12% de limo, con muy baja actividad coloidal. En la primera capa la relacin deT/N tiene un promedio de 1,8 disminuyendo a 1,5 en la segunda capa.


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Tabla 15. Anlisis de resultadosSan Carlos.


Campo experimental de la Universidad de Ingeniera y Tecnologa - UNESP BAURU.14

Caracterizacin geolgica. Est compuesta principalmente de sedimentos quecubren las rocas volcnicas que afloran hacia el valle del ro Tiet. La geologa del

campo experimental es el mismo que se vive en la ciudad de Bauru - Brasil. Atravs de un tubo de pozo, abierto a 100 metros del lugar, se puede ver unaprimera capa de Masilia (la formacin consta de areniscas, conglomerados ylutitas intercaladas entre ellas) y luego Adamantina (consta de areniscas de grano

14Ibd., p. 44.


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fino a medio, limolita arenosa, miccea, areniscas, lutitas micceos y areniscasconglomeraditas).

Caracterizacin geotcnica. La caracterizacin de la subsuperficie de la Campo

Experimental, a una profundidad de 20 metros, es un rojo, arcilloso residual dearena fina, piedra arenisca.

Pruebas de caracterizacin. Los resultados de las pruebas de caracterizacin:lmites de consistencia y tamao de las partculas, se pueden evidenciar en lasiguiente tabla:

Tabla 16. Resultados de las pruebas para la caracterizacinBauru.


Parmetros de la resistencia. Los parmetros que se indican en la Tabla 17 serefieren a las pruebas realizadas en tres lugares en la regin de Bauru y sonrepresentativos de campo experimental.


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Tabla 17. Resultados de las pruebas de resistencia - Bauru


Resultados de la prueba SPT-T. Cinco pozos de sondeo SPT-T se realizaronpara un total de 75,26 metros. La temperatura media durante este perodo fue de23,8 C.

Anlisis. El stano de la Estacin Experimental de Bauru se encuentra a unaprofundidad de 20,0 m, en donde es predominante la arena y el porcentaje de

arcilla es entre el 15% y 21%.


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Tabla 18. Anlisis de resultadosBauru.


Campo experimental de la Universidad de Ingeniera Isla Sola.15

Caracterizacin geolgica. La ciudad de la isla sola est constituida porareniscas y rocas baslticas efusivas. Por encima de estas formaciones aparecenconglomerados y areniscas y poco despus los sedimentos del Cenozoico.

Caracterizacin geotcnica. Los resultados de las pruebas de laboratorio seobtuvieron de Menezes y Segantini, que llev a cabo los ensayos en colaboracincon el Laboratorio Central de Ingeniera Civil CESP, LCECC.El campoexperimental de la Facultad de Ingeniera de la isla de Soltero se compone de unaprimera capa de tierra arenosa coluvial, (aproximadamente 11 pies), seguido de

otra capa (alrededor de 6 pies) de tierra aluvin.

Pruebas de caracterizacin. Los resultados de las pruebas de caracterizacin:lmites de consistencia y tamao de las partculas se pueden evidenciar en lasiguiente tabla:

15Ibd., p. 48.


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Tabla 19. Resultados de las pruebas de caracterizacin - Isla.


Parmetros de la resistencia. En la siguiente tabla se evidencian los resultadosde la compresin simple, Rc, y los resultados en trminos de esfuerzo efectivopara ensayos triaxiales drenados y de corte directo.

Tabla 20. Resultados de las pruebas de resistenciaIsla.

Fuente: Estudio de prueba spt-t y su aplicacin en Ingeniera de la prctica de lasfundaciones, Universidad Estatal de CampinasFacultad de Ingeniera Agrcola


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Resultados de la prueba SPT-T. Cuatro encuestas SPT-T, SP01, SP02, SP03 ySP04 con longitudes de 15,45 m, 16,45 m, 16,45 m y 12,45 m, respectivamente,se llevaron a cabo, por un total de 60,80 metros, temperaturas entre 20 C y 40 C. Los agujeros SP01 y SP02 comprenden reas de pilotes prefabricados 12 pies

de largo, SP03 y SP04 y los agujeros de pilotes de hormign y suelo-cemento conla punta a 10 metros de profundidad.

Anlisis. A travs de pruebas de laboratorio, se sabe que el perfil de campo esde arena con aproximadamente el 29% de arcilla, esta inactivo en todo suespesor. Los resultados de la relacin T/N en promedio es menor que uno.

Tabla 21. Anlisis de resultadosIsla.


6.2.1.9 Pruebas realizadas en otros campos. El ensayo SPT - T es una prueba decampo de exploracin bastante simple que se puede realizar usando un equipotpico de exploracin del subsuelo. El ensayo SPT-T se realiza sobre una muestradividida y mide la resistencia a la torsin de cizalla lateral del suelo. La prueba se

realiza girando las barras del taladro y el split-sponn de la superficie, grabando latorsin requerida y ngulo de rotacin. Mediante la realizacin de la prueba endiferentes momentos y despus de la penetracin se puede determinar los valoresdel torque residual.

Sin embargo la instrumentacin requerida para el ensayo SPT-T no ha sidoformalmente sostenida (es decir, no se ha mantenido formalmente para su uso, ni


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desarrollado para aplicacin comercial). De acuerdo con ello, los resultados de laprueba SPT- T que se han correlacionado con la medicin del suelo/pila pero sonmuy limitados y ninguna. Adems, investigaciones anteriores se ha concentradoen pruebas SPT-T con duraciones de tiempo desde varias horas hasta varias

semanas. Tales requisitos de tiempo es probable que imposibilitara laincorporacin de la prueba SPT-T en un programa tpico de exploracin delsubsuelo.

Este proyecto de investigacin se inici en octubre de 2003. Las pruebas decampo SPT-T se realizaron en noviembre de 2003. El proyecto de informe fuepresentado en mayo de 2005. Se recibieron comentarios en agosto de 2005 y esteinforme final se public en septiembre de 2005.

No parece haber ninguna correlacin entre los valores de configuracin de cortaduracin (1 hora o menos) de las pruebas SPT- T y los valores de configuracinde unidades obtenidas a largo plazo. Resultados negativos en muchas pruebasSPT -T a corto plazo seguidas de positivas contribuye al escepticismo de utilizareste procedimiento como una herramienta en la estimacin de puesta a punto. Porlo tanto, a corto plazo el ensayo SPT -T no parece ser un mtodo prctico yeconmico.

Investigacin de la utilizacin de corto plazo del ensayo SPT- T. Lascorrelaciones entre los resultados de los ensayos SPT- T y los datos obtenidos atravs de los programas de pruebas de pilotes a escala de produccin se hanestablecido en muchas investigaciones incluyendo Rausche (1996), McVay(1999), Bullock (1999), y Schmertmann (2003). Un mtodo similar que incluye unpar de torsin de varillas de acero hincados en lugar de la toma de muestras dedivisin de barriles SPT fue investigado por Axelsson y Westin (2000).

Metodologa de prueba. El objetivo principal del programa de pruebas fueevaluar la relacin entre los resultados de la prueba SPT- T y suelo / pila puesta apunto. Adems, la relacin entre las pruebas por etapas (en el que se llevaron acabo ms de dos ensayos de esfuerzo) y pruebas no escnicas (en la que slo serealizaron dos ensayos de esfuerzo), y la relacin entre el uso de un muestreadorde SPT enchufado (manteniendo el desplazamiento uniforme del suelo). Estasrelaciones fueron abordadas mediante la realizacin de pruebas de SPT -T enseries. Cada prueba consisti en mltiples aplicaciones de ensayos en diferentesmomentos despus de la penetracin de muestras y cada conjunto de pruebas fuediseado para comparar ya sea por etapas. Las pruebas por etapas se llevaron acabo en general en 4, 8, 15, 30, 60, y 120 minutos despus de la penetracin, serealizaron con un muestreador.

SPT- prueba T para datos. Trata sobre las tendencias en los datos de la pruebaSPT- T, que comparan los datos de SPT -T por el tipo de suelo, tapados frente a


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muestras y la frecuencia de las mismas. Tambin se discute la relacin entre larotacin angular y la resistencia del eje pico.

Las comparaciones por tipo de suelo se discuten a continuacin:

Arcilla Orgnica: dados los bajos golpes SPT en arcilla orgnica (que vari de0 a 2 golpes por 18 pulgadas), bajas resistencias eje se espera de las pruebasSPT -T. Sin embargo, resistencias iniciales desde el eje del pico fueronconsiderables, que van desde 950 a 1400 libras por pie cuadrado. Estasmagnitudes son similares, y en algunos casos considerablemente mayores que laspruebas realizadas en los ms densos suelos de los estratos de arcilla limosa.

Arcilla limosa: resistencia eje Unidad se espera normalmente a aumentar conla resistencia del suelo. Dado el aumento general de la SPT "N" y los valores deresistencia a compresin simple con la profundidad en Boring, los aumentos

correspondientes tuvieron resistencias iniciales desde el eje de la unidad deprueba. Esta tendencia no fue aparente en los datos de la mayora de los ensayosSPT -T realizados en suelos cohesivos. Resistencias de eje del pico inicialvariaron desde 703 hasta 1238 libras por pie cuadrado, que en general era unpoco ms alto de lo que se encontr en la arcilla orgnica y un poco a muchomenor que lo que se encuentran en los suelos granulares subyacentes. No seobservaron diferencias significativas en la resistencia inicial de eje de la unidadentre las porciones superior e inferior del estrato de arcilla limosa.

Arena limosa: resistencias desde el eje del pico inicial en las pruebasrealizadas en arena limosa variado considerablemente desde 966 a 4.382 libras

por pie cuadrado. Teniendo en cuenta cantidad de golpes (requerido para lapenetracin muestreador de 18 pulgadas) fue de 11 a 59, se poda esperar talvariabilidad. Aunque se podra esperar que las resistencias de los ejes iniciales ensuelos granulares normalmente aumentan con el SPT "N" de valor, esta tendenciano fue aparente en los datos de la prueba SPT -T.

Las pruebas de SPT- T en suelos granulares vari ampliamente, variandodesde 163 hasta 1348 libras por pie cuadrado; Sin embargo la mayora de losvalores de configuracin de la unidad eran por lo general ms altos que en lossuelos cohesivos.

6.2.1.10 Sugerencia de normalizacin. Se presenta una sugerencia de contextogeneral para el reconocimiento del ensayo con el objetivo proporcionar a losejecutores un procedimiento para la aplicacin del mismo, para mejorar la calidadde los datos obtenidos. El contexto que se presentara a continuacin tieneprcticamente los mismos elementos que el Manual de Especificaciones yProductos ABEF (1998), por lo tanto, los siguientes elementos se abordarn:


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Equipo, herramientas y accesorios. De acuerdo con la norma Brasilea NBR6484 (1980) y el Manual de Especificaciones y Productos Procedimientos ABEF(1998), se relacionara el equipo necesario y las herramientas especficas para lamedicin del torque.

Sampler: es un muestreador recomendado por la norma brasilea NBR 6484(1980), es de tipo Raymond con dimetro exterior de 50,8 mm y 35 mm dedimetro interior.

Tallos: Los tallos deben tener 3,23 kg/m, con un dimetro interior de 25mm y eldimetro exterior de 32,8 mm,

Cabeza a tiempo: un tamao de cabeza a ritmo normal, se debe utilizar, conlos medios de 3,5 kg, con una ligera modificacin en el orificio central donde pasael martillo perno de gua.

Pin-adaptador: adaptador para conectar la cabeza con la llave de torsin. Eladaptador de contactos debe tener unas dimensiones que permitan elcomplemento seguro, sin espacio libre entre la llave de torsin y la cabeza.

Disco centralizador bipartido: es un disco de acero que tiene como objetivomantener el conjunto centralizado de barras con respecto a la capa de gua deltubo de perforacin. El uso de dos modelos son recomendables: uno para serutilizado cuando se realiza por el proceso de lavado y otro cuando la perforacines realizado con el tipo de pala barrena. El disco debe tener un orificio parapermitir colocar el conjunto de varillas. Las dos mitades deben estar conectadas

por un sistema de elementos de fijacin que permita una tramitacin rpida y fcil.

Dinammetro: herramienta para la medicin de torque.

Uso Ensayo SPT-T Correlaciones Parámetros Modelo Mohr-Coulomb

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