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ENSAYOS SPT,PMT,CPT
INTEGRANTES:
N˚2 AGUAYO CORDOVA DELIA
N˚3 AGUAYO CORDOVA FREDDY
N˚55 CASTELLON ZARDAN JOSE LUIS
N˚114 GARCIA RAFAEL MARIA RENEE
N˚115 GOMEZ HUACOTA ZIMMER NICOLAS
N˚135 JUCHANI PEREZ ANAHI
N˚190 PAHUASI PARRA JHEYSON
N˚225 RUIZ ESPINOZA JHOSETH
GRUPO N˚12
MATERIA: Mecanica de suelos II
DOCENTE: ING. RONALD BALDELLON ALVAREZ
COCHABAMBA-BOLIVIA
¿QUE SON LOS ENSAYOS IN-SITU?
Empecemos por definir que son los ensayos in situ. La
palabra in situ es una expresión que proviene del latín
que significa en el sitio o en el lugar.
entonces los ensayos in-situs se pueden definir como una serie de
técnicas que permiten caracterizar mecánicamente las capas que
componen el subsuelo a través de mediciones realizadas en el propio
medio natural es decir en el lugar donde se desarrollará nuestro
proyecto.
• Ensayo de penetracion estandar (SPT)
• Ensayo (CPT)
• Ensayo (PMT)
Existen un gran número de ensayos de este tipo y los
parámetros medios por cada uno de ellos es distinto.
ENSAYOS IN-SITU
Resumen histórico del ensayo (SPT)
• En el año 1902 Charles R. Gow desarrolló la práctica de hincar en el
suelo un tubo de 1 pulgada de diámetro exterior, para obtener
muestras, marcando el inicio del muestreo dinámico de los suelos.
• La primera descripción de la ASTM sobre el SPT fue publicada en
abril de 1958 y se denominó “Método tentativo de ensayo de
penetración y toma de muestras del suelo con tubo testigo hendido
longitudinalmente”.
En 1967 la ASTM lo transformó en método normalizado.
La normalización actual D 1586 – 84 (reaprobada 1992) no
contiene grandes cambios desde sus ediciones originales.
(del ingles Standard Penetration Test)
este ensayo tiene casi 100 años y podemos decir que es
Más antiguos que conocemos hoy, es uno de los ensayos
más populares en todo el mundo y sobre el cual se han
publicado muchísimos artículos, el ensayo tiene como
objetivo contabilizar el número de golpes necesarios para
hincar el toma muestra y obtener una muestra
representativa del suelo además de tener una medida de
referencia de la resistencia del suelo a la penetración del
toma muestra o muestrado.
ENSAYO SPT
Adicionalmente este ensayo nos permite determinar la ubicación y espesor de los
estratos de suelo, ubicar el nivel freático de agua obtener muestras de suelo para
caracterizarlas posteriormente en el laboratorio o tener una medida de la resistencia a
la penetración en suelos no cohesivos y poder definir o predecir algunos problemas
que puedan generarse durante o después de la construcción.
MUESTRA DEL SUELO
El procedimiento de este método esta
estandarizado por la ASTM D 1586.
para desarrollar el ensayo necesitaremos los siguientes elementos.
MATERIALES DE ENSAYO SPT
un equipo de perforación de
potencia y características
adecuadas que permita
ejecutar con éxito en ensayo.
Martinete
Martillo
barra de guía
Cabezal o cabezote
Martillo
El martillo consiste en una pesa de aproximadamente
140 libras o 63.5 kg, la cual al caer proporciona la
energía necesaria para efectuar el muestreo y la
penetración.
Barra de guia
Cabezote
Barra de guía como su nombre lo indica es empleada para dirigir
la caída del martillo para que la caída del mismo sea recta.
el cabezal de golpeo o cabezote es una pieza cilíndrica que el
martillo golpea y a través de la cual se transmite la energía a
las varillas o tubos de perforación.
Barras de perforacion
tubos de perforación también conocidas como varillas o tubos de
perforación son elementos empleados para transmitir hasta abajo
las fuerzas y el giro a la broca de perforación.
también está compuesto por poleas que van en la parte superior y
sostienen el martinete, sogas o cables que se amarran al
martinete y pasa sobre la polea para que este ascienda y
descienda.
el malacate de rotación es un dispositivo que tira la soga o cable y
acciona el movimiento vertical del martinete
por último tenemos el trípode que su función principal es sostener
los componentes anteriormente mostrados, además del equipo de
perforación
Barilla de muestreo
Trípode
Punta endorecida
Tubo patido
Acople roscado
necesitaremos un toma muestra o mostrador de tubo partido que es un elemento para obtener muestras del
terreno, está compuesto por un tubo partido longitudinalmente con una punta endurecida y en su extremo
contrario una copia de roscado para añadirle extensiones necesarias, varillas para muestreo que son tubos
de perforación de acero con uniones que se conectan al mostrador y sobre las cuales se deja caer el martillo.
P R OC ED IM IENTO
D EL ENSAYO SP T
• para efectuar el ensayo el mostrador se enrosca al extremo de la
tubería de perforación y se baja dentro del hueco dejándolo caer
suavemente sin permitir que se introduzca dentro del suelo que se va
a ensayar se coloca el martillo o peso en posición y se instala el
cabezote en la parte superior de la tubería de perforación se deja el
reposo el peso muerto del mostrador tubería y cabezote sobre el
fondo del hueco y se aplica un ligero golpe de asentamiento
 marcamos el extremo superior de la tubería en tres incrementos sucesivas
de 6 pulgadas es decir 15 cm para así identificar los tramos,esto con el
objetivo de que el avance.
15 cm
15 cm
15 cm
F IG UR AS
AF INES
.
• EL martillo tiene peso de aproximadamente 140 libras se deja caer
desde una altura de 30 pulgadas(76,2 cm) sobre la cabeza de las
barras de sondeo para que el mostrador penetre las primeras seis
pulgadas, una vez alcanzada esta profundidad es decir cuando
hacemos la primera marca realizada en el tubo de perforación
anotamos el número de golpes dados las primeras 6 pulgadas de
penetración, se denomina inca de asiento o penetración de
asentamiento. 6 pulgadas más y anotamos nuevamente el número
de golpes y continuamos el hincado hasta completar los 45 cm o 18
pulgadas contando siempre el número de golpes necesarios para
hincar cada tramo de 6 pulgadas (15cm).
6’’ - 15 cm
6’’ - 15 cm
6’’ - 15 cm
6’’ - 15 cm
24’’ - 60 cm
• en algunos casos teniendo en cuenta que el toma muestra tiene una
longitud de 60 cm es decir 24 pulgadas es muy frecuente hincar
mediante golpeo hasta completar dicha longitud con lo que se tiene un
resultado adicional pero este valor no está normalizado así que medirlo
solo tiene una función meramente indicativa.
• Hay que tener en cuenta que los datos registrados en el primer hincado
no se deben tener en cuenta y te contamos por qué, en el caso del
primer hincado podemos tener datos no tan precisos por la posible
alteración del suelo o derrumbes en las paredes del sondeo si decides
completar el ensayo hasta los 60 centímetros este último dato no se
tiene tampoco en cuenta ya que es posible que tengamos una sobre
compactación del suelo producto del ensayo por esta razón solo se
consideran las lecturas de los tramos de 15 a 30 cm y de 30 a 45 cm.
LEASING
.
• una vez realizada la inca se extrae la muestra abriendo longitudinalmente la cuchara y
se coloca en un recipiente hermético y lo marcamos indicando a qué hora
corresponde el número de sondeo ya que es probable que hagamos varios, el número
de la muestra, la profundidad, el número de golpes, también debemos registrar el
porcentaje de recuperación o la longitud de la muestra recobrada. una breve
descripción de la muestra donde indiquemos colores, calificación ,condición, etc.
Recipiente para colocar la muestra
Muestra extraida del ensayo
Calculo de numero de golpes del ensayo
• Para calcular el número de golpes como te mencionamos
anteriormente consideramos los tramos centrales de 6
pulgadas o 15 cm que sumados nos dan el número de
golpes del ensayo SPT o la resistencia a la penetración
estándar para calcularlos usamos la siguiente expresión el
número de golpes SPT será igual al número de golpes del
tramo de 15 a 30 cm más el número de golpes del tramo de
30 a 45 cm.
𝑵𝑺𝑷𝑻 = 𝑵𝟏𝟓−𝟑𝟎 + 𝑵𝟑𝟎−𝟒𝟓
en algunas ocasiones dada la resistencia del terreno no conseguimos que
el muestreador avance, cuando se presenta este caso la prueba se detiene
para un determinado número de golpe y se dice que la prueba se detiene
por rechazo.
anotamos la presentación realizada y el número de golpes correspondiente
precedido por la letra R, lo que nos indicará que en este tramo tuvimos el
rechazo por parte del suelo y no quiere decir que se descartan los datos,
esto es lo que nos indica que el suelo es tan fuerte que no permite el
avance del tomamuestra.
¿C UAND O F INALIZ A EL ENSAYO
SP T?
La norma ASTM 1586
indica que la prueba se
puede dar por finalizada
en los siguientes
escenarios.
• Cuando se aplican 50 golpes en cualquiera de los tramos de 6’’ que se
consideran en el cálculo y el toma muestra no registro avance.
• cuando se aplican 100 golpes en dos incrementos es decir dos tramos de
6’’. (15 cm)
• cuando no se observa penetración alguna para 10 golpes sucesivos del
martillo. en este caso en específico se recomienda insistir un poco más, ya
que puede tratarse solo una grava gruesa, si después de insistir no se logra
avanzar en la penetración damos por finalizado el ensayo.
• Si el muestreador avanza 18’’ completos lo que equivalente a 45 cm sin
alcanzar las condiciones descritas anteriores. Así ha culminado nuestro
ensayo.
• El ensayo se repetirá tantas veces sea necesario a distintas profundidades
de acuerdo a los requerimientos del proyecto.
V ENTAJ AS Y
D ESV ENTAJ AS
D EL ENSAYO SP T
VENTAJAS
• Es sencillo y muy económico, además de su
versatilidad ya que podemos aplicarlos en muchos
tipos de suelo especialmente en terrenos de grava y
arena también se puede emplear en rocas blandas y
meteorizadas.
• permite realizar un reconocimiento geotécnico del
terreno, este ensayo de SPT es muy factible realizar y
está disponible en todo el mundo.
• otra gran ventaja es que podemos determinar otros
parámetros a partir de correlaciones con los datos
obtenidos en el ensayo.
DESVENTAJAS
• No es aplicable en arcillas blandas y limos
• Es muy subjetivo por lo que la variabilidad e
incertidumbre es muy alta
• Puede existir incongruencias en lo que respecto al
tiempo de martillo y la energía de hincado debido a
la conversión de unidades métricas
• Si el equipo no cuenta con una limpieza adecuada del
fondo del sondaje se pueden perturbar las
condiciones del suelo.
P R OC ESOS D EL
C ALC ULO E
INTER P R ETAC ION D EL
ENSAYO SP T
ENSAYO - SPT
Profundida
d
Número de Golpes
N(0-15) N(15-30) N(30-45)
0,70 5 10 12
1,70 6 9 11
2,70 10 11 12
3,80 12 14 15
“Realizamos una sola
perforación y no detectamos la
presencia de agua”
Hicimos mediciones a
diferentes profundidades y
obtuvimos los siguientes
resultados:
NSPT = N15-30 + N30-45
VARIABLES QUE AFECTAN
LOS RESULTADOS
Es ta ndarizado por
normativa s locale s e
inte rnacionale s
Tipo de equipo usado
Configuración martillo
de hincado
Control de altura de
la caída
Preparación de la
perforación
Sobrecargas debidas al peso de las tierras
Nivel freático
Longitud del varillaje Dispositivo de golpeo
EC UAC ION P AR A LA C OR R EC C ION
D E
LOS D ATOS:
NCorr. = NSPT x CN x n1 x n2 x n3 x n4
Número de
golpes corregidos
Número de
golpes SPT
campo
Factor de
corrección
por la sobrecarga
efectiva del suelo
Factor de
corrección
por energía del
martillo
Factor de
corrección
por resistencia
interna de la toma
de muestras
Factor de
corrección
por diámetro de la
perforación.
Factor de
corrección
por longitud de la
varilla.
OB TENEM OS LA G R AF IC A D EL ENSAYO
SP T
ENSAYO - SPT
Profundida
d
Número de Golpes
N(0-15) N(15-30) N(30-45)
0,70 5 10 12
1,70 6 9 11
2,70 10 11 12
3,80 12 14 15
Cuando el terreno se hace
demasiado resistente y la
penetración es muy difícil se
detiene el ensayo para un número
de golpes determinado y se indica
la penetración que corresponde a
ese número de golpe.
R R
12
4,70
R = 50 R = 100
El presiómetro fue inventado por
el ingeniero francés Louis Menard en
1956. investigó con la intención de
crear un ensayo de campo (“In situ”)
relativamente fácil y poder medir la
presión de rotura y el módulo de
deformación del suelo con el objetivo
de poder calcular la carga admisible y
los asientos de la cimentación.
-¿QUE ES UN ENSAYO
PMT?
El ensayo del presurómetro mide “in situ”
la deformación de suelos y de rocas
blandas mediante la expansión de una
membrana cilíndrica flexible sometida a
presión.
¿P AR A QUE SIR V E UN ENSAYO
P M T?
Permite obtener las
características de resistencia y
deformación de suelos y rocas.
El ensayo suministra una grafica
de presión contra cambio
volumétrico y este se puede
convertir en una curva esfuerzo-
deformación.
 Equipo de medición: consta
de tres manómetros que
indican la presión.
PARTES DEL EQUIPO PMT:
 SONDA: Se introducen en la
perforación y esta compuesta por
tres celdas. Solamente la celda
central sirve para tomar medidas.
PARTES DEL EQUIPO PMT:
DIAMETROS DE LA
PAERFORACION
PARA LA SONDA
• SONDA CON FUNDA CAUCHO: para
arcillas y arenas.
• SONDA CON PROTECCION METALICA:
para suelos con gravas.
Manguera de alta presión:
consiste en dos tubos que se
utilizan para inyectar el agua y
el gas en las paredes especificas
de la sonda conectados de
manera concéntrica, de la
unidad de control a la probeta.
PARTES DEL EQUIPO PMT:
Tanque de gas comprimido:
provee la presión al sistema
PASOS PARA
EL ENSAYO: • Realización de la
perforación deben ser
uniformes y no tener
salientes
Tipo de perforación adecuada para el ensayo
presiometrico
• Ensamblaje del presurimetro de menar.
• Verificación de la presencia de burbujas de
aire en el interior del sistema.
• Realización de la calibraciones por resistencia
de membrana y por compresibilidad del
sistema.
PASOS PARA
EL ENSAYO:
El procedimiento consiste en aplicar una
presión interna a la sonda dilatable que
será transferida a las paredes del
sondeo, las presiones son aplicadas en
forma escalonada, registrándose para
cada escalón, el volumen de expansión
de la sonda. Para expandir la sonda que
se coloca a la profundidad de ensayo, se
utiliza agua que es desplazada a presión
de un depósito ubicado en la superficie,
por medio de gas comprimido. Este
depósito de agua que se ubica en un
panel de monitoreo ó caja de medición,
tiene una columna graduada que indica
en cm3 el volumen de agua desplazado
hacia la sonda.
PASOS PARA EL ENSAYO:
.
Para la expansión de la sonda se aplica presión
usando un gas neutral (nitrógeno) o aire
comprimido envasado, lo que tiene la ventaja de
no requerir una energía adicional que sea difícil
de obtener en el sitio donde se realizarán los
ensayos.
Al poder medir la presión aplicada y el volumen
de agua que consume la sonda para expandirse,
tenemos un par de valores de tensión aplicada
sobre el suelo y de deformación que el mismo
experimenta bajo la tensión aplicada, con lo que
podemos confeccionar un gráfico de
tensión deformación del suelo a distintas
profundidades pasando por los estados elásticos,
plásticos y de rotura.
PASOS PARA EL ENSAYO:
PRESIÓMETRO
DE MENARD
P R OC ED IM IENTO P AR A
LA TOM A D E D ATOS:
.
1. La válvula 2 y 3 cerrada (V2,
V3) y válvula 1 abierta (V1).
2. Aplicación de presión de aire
proveniente del panel de
control.
3. Medicion de presión en el
manómetro del panel de
control y volumen de agua
inyectado por medio de la
regla colocada en el
recipiente con agua.
4. Cerrar V1 y abrir V2 y V3.
5. Inicio los ciclos de descarga y
recarga.
6. Medicion de la presión con el
manómetro del panel de
control y volumen inyectado
con el dispositivo conectado
al medidor de volumen.
EN LA GRÁFICA SE PRESENTAN 3 ETAPAS:
La primera etapa (color amarillo)
comprende el inflado de la sonda hasta
ponerse en contacto con las paredes de
la perforación esta etapa es la mas larga
o mas corta dependiendo del diámetro
con el que se haya ejecutado la
perforación en la relación al diámetro de
la sonda
Po: Es la presión necesaria de aplicar
para que la sonda entre en contacto con
el suelo y comience a deformarlo
radialmente
1ra ETAPA
EN LA GRÁFICA SE PRESENTAN 3 ETAPAS:
La segunda etapa (color verde), la
fase elástica lineal que representa el
comportamiento elástico del suelo ,
el suelo comienza a resistir y es
necesario aplicar una presión mayor
para lograr que el mismo se
deforme
Pf: Es la presión de fluencia que
marca el limite entre la etapa de
deformación elástica y plástica
2da ETAPA
EN LA GRÁFICA SE PRESENTAN 3 ETAPAS:
La tercera etapa ( color morado)
Manifiesta claramente la parte de
deformación plástica de suelo y lo
que se define como Presión limite o
presión de rotura
PL: Es la presión limite, que marca la
rotura del suelo
3ra ETAPA
V ALOR ES TIP IC OS
D E LOS
P AR AM ETR OS
P R ESIOM ETR IC OS
ECUACION DEL MODULO
PRESIOMETRICO:
 µ= Coeficiente de poisson que
arbitrariamente para los ensayos de
presiometria se toma igual a 0.33
 Vo= volumen inicial de la celda de
carga en reposo (por lo general
 Vo= 535 cm3.
 Vm= volumen medio para el cual se
establece el coeficiente de los
incrementos de poisson (ΔP) y de
volumen (ΔV).
 Vm= volumen de contacto.
V ENTAJ AS
Permite realizar ensayos de carga real dentro del terreno y la profundidad deseada.
Se obtienen parámetros mas fiables en suelos cohesivos.
Permite la obtención de parámetros en suelos donde no se pueden realizar otros
ensayos como el (CPT) en suelos cohesivos saturados.
Equipo fácilmente transportable.
Se obtienen datos mas precisos y directos utilizados para el diseño de cimentaciones.
Se puede utilizar en suelos rígidos o rocas.
Obtención de numeroso parámetros de forma directa e indirecta
Correlación directa en parámetros característicos para el calculo de cimentaciones.
D ESV ENTAJ AS
Necesidad de mano de obra mediana o altamente capacitada.
Necesidad de otra maquinaria para la perforación (si no es de
autoperforadores, o de hincado o gran desplazamiento).
De alta implementación en Europa y EU. Pero no en nuestro
país.
Costo inicial o valor de mercado del equipo elevado
CONCLUSIÓN:
El presurimetro suministra una
medida confiable del esfuerzo del
suelos y el comportamiento de la
relación entre carga y deformación
puede ser usada para definir los
parámetros que suministra el suelo,
tales como esfuerzos compartidos sin
drenar, módulos, tensión horizontal
efectiva y densidad relativa.
ENSAYO CPT
❑ Desarrollado en la década del 30
❑ Enfocado a arcillas y limos, se expandió a
arenas.
❑ Versiones mecánico/eléctricas en los 60.
❑ Grandes avances en los 70:
⮚ Presión de poros (CPTu)
⮚ Velocidad de onda
⮚ Variables ambientales
HISTORIA
ENSAYO PARA DETERMINAR LAS
GEOMETRÍAS Y PROPIEDADES DEL
PERFIL DE SUELOS
DETALLES DEL EQUIPO CPT
Fricción en la manga
Presión de poros
Resistencia de la punta
DETALLES DEL EQUIPO CPT
EXTRACCIÓN DE LA MUESTRA
OTROS SENSORES
❏ Presión de poros CPTu
❏ Acelerómetro: medir velocidad de ondas S-
CPTu
❏ Inclinómetro
❏ Temperatura
❏ Piezoeléctricos para
resistividad/conductividad
❏ Medición de pH
❏ Cámaras
DETALLES DEL EQUIPO CPT
MECANICA DE SUELOS II  ENSAYO SPT, PMT y CPT
❏ Puntas de acero, angulos de 60 grados
❏ Puntas instrumentadas electrónicamente
❏ Procedimiento según ASTM D5778
❏ No requiere perforación
❏ No siempre extrae muestras
❏ No requiere excavación
❏ Lectura continua de esfuerzos y fricción
CPT TRUCK
CPT RIG
VENTAJAS DESVENTAJAS
❖ Respaldo teórico
❖ Simple
❖ Rápido (200m/dia)
❖ Eficiente
❖ Entrega perfil continuo
❖ Repetible
❖ Se mide Vs y Vp
❖ Cara inversión inicial
❖ Personal especializado
❖ No todos permiten muestrear
❖ No aplica en:
Gravas
Suelos cementados
PRESION DE PUNTA Y VARIABLE
PROCEDIMIENTO
DEL ENSAYO CPT
MECANICA DE SUELOS II  ENSAYO SPT, PMT y CPT
RAZON DE FRICCION
ARCILLAS
ARENAS
NORMA VIGENTE
RESULTADOS
CORRECCIONES AL CPT
CPT : CONE PENETRATION TEST
MECANICA DE SUELOS II  ENSAYO SPT, PMT y CPT
• n=2 Limos, limos
arenosos y mezclas
de arena y limo
ligeramente
coherentes
• n=3-4 Arenas
limpias, de finas a
medias y arenas
ligeramente limosas
• n=5-6 Arenas
PENETRACION DEL CONO
PENETRACION DEL
CONO
RELACION PROPUESTA ENTRE EL TIEMPO,
LA PERMEABILIDAD DEL SUELO Y
LA RESISTENCIA PUNTA NORMALIZADA
PRUEBA DE PENETRACIÓN DEL CONO
RESISTENCIA NO DRENADA
LA RESISTENCIA NO DRENADA PUEDE EXPRESARSE COMO:
RESISTENCIA NO
DRENADA
ANAGNOSTOPOULUS ET 2003 CON
PRUEBAS CPT, MOSTRO QUE:
RESISTENCIA NO DRENADA
DENCIDAD RELATIVA Dr(%)
Para la arena Nc, Lancellota(1983) y jamilkowski et al.(1985)
propusieron:
Kulhawy y Mayne (1990) propusieron:
DENSIDAD RELATIVA
Relacion entre Dr y qc( Lancellotta, 1983 y jamiolkowiki et al. 1985
DENSIDAD RELATIVA
presión atmosferica
esfuerzo vertical admisible
relación de sobreconsolidacion
factor de compresibilidad
DENSIDAD RELATIVA
A partir de los resultados experimentales
realizados por Robertson y campanella (1983)
en arena de cuarzo normalmente consolidada
Usando resultados de ensayos CPT en suelos de
Italia, Ricceri (2002) propuso :
Correlacion valida para suelos con clasificación ML y
SP-SM
En ensayos CPT, Lee et (2004) propusieron
la correlación:
=resistencia de punta
=esfuerzo horizontal efectivo
ANGULO DE FRECCION INTERNA
Robertson Y Campanella en 1983 propusieron esta
correlación
Anagnospoulos et al(2003) sugirió la
correlación :
INTERPRETACION DE RESULTADOS
INTERPRETACION DE RESULTADOS
INTERPRETACION DE RESULTADOS
CPT es rápido , confiable, eficiente
Describe un perfil de suelos
Aplicable a varios suelos
SCPTu si los recursos permiten
GRACIAS

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MECANICA DE SUELOS II ENSAYO SPT, PMT y CPT

  • 1. ENSAYOS SPT,PMT,CPT INTEGRANTES: N˚2 AGUAYO CORDOVA DELIA N˚3 AGUAYO CORDOVA FREDDY N˚55 CASTELLON ZARDAN JOSE LUIS N˚114 GARCIA RAFAEL MARIA RENEE N˚115 GOMEZ HUACOTA ZIMMER NICOLAS N˚135 JUCHANI PEREZ ANAHI N˚190 PAHUASI PARRA JHEYSON N˚225 RUIZ ESPINOZA JHOSETH GRUPO N˚12 MATERIA: Mecanica de suelos II DOCENTE: ING. RONALD BALDELLON ALVAREZ COCHABAMBA-BOLIVIA
  • 2. ¿QUE SON LOS ENSAYOS IN-SITU? Empecemos por definir que son los ensayos in situ. La palabra in situ es una expresión que proviene del latín que significa en el sitio o en el lugar. entonces los ensayos in-situs se pueden definir como una serie de técnicas que permiten caracterizar mecánicamente las capas que componen el subsuelo a través de mediciones realizadas en el propio medio natural es decir en el lugar donde se desarrollará nuestro proyecto.
  • 3. • Ensayo de penetracion estandar (SPT) • Ensayo (CPT) • Ensayo (PMT) Existen un gran número de ensayos de este tipo y los parámetros medios por cada uno de ellos es distinto. ENSAYOS IN-SITU
  • 4. Resumen histórico del ensayo (SPT) • En el año 1902 Charles R. Gow desarrolló la práctica de hincar en el suelo un tubo de 1 pulgada de diámetro exterior, para obtener muestras, marcando el inicio del muestreo dinámico de los suelos. • La primera descripción de la ASTM sobre el SPT fue publicada en abril de 1958 y se denominó “Método tentativo de ensayo de penetración y toma de muestras del suelo con tubo testigo hendido longitudinalmente”. En 1967 la ASTM lo transformó en método normalizado. La normalización actual D 1586 – 84 (reaprobada 1992) no contiene grandes cambios desde sus ediciones originales.
  • 5. (del ingles Standard Penetration Test) este ensayo tiene casi 100 años y podemos decir que es Más antiguos que conocemos hoy, es uno de los ensayos más populares en todo el mundo y sobre el cual se han publicado muchísimos artículos, el ensayo tiene como objetivo contabilizar el número de golpes necesarios para hincar el toma muestra y obtener una muestra representativa del suelo además de tener una medida de referencia de la resistencia del suelo a la penetración del toma muestra o muestrado. ENSAYO SPT
  • 6. Adicionalmente este ensayo nos permite determinar la ubicación y espesor de los estratos de suelo, ubicar el nivel freático de agua obtener muestras de suelo para caracterizarlas posteriormente en el laboratorio o tener una medida de la resistencia a la penetración en suelos no cohesivos y poder definir o predecir algunos problemas que puedan generarse durante o después de la construcción. MUESTRA DEL SUELO
  • 7. El procedimiento de este método esta estandarizado por la ASTM D 1586.
  • 8. para desarrollar el ensayo necesitaremos los siguientes elementos. MATERIALES DE ENSAYO SPT un equipo de perforación de potencia y características adecuadas que permita ejecutar con éxito en ensayo. Martinete Martillo barra de guía Cabezal o cabezote Martillo El martillo consiste en una pesa de aproximadamente 140 libras o 63.5 kg, la cual al caer proporciona la energía necesaria para efectuar el muestreo y la penetración.
  • 9. Barra de guia Cabezote Barra de guía como su nombre lo indica es empleada para dirigir la caída del martillo para que la caída del mismo sea recta. el cabezal de golpeo o cabezote es una pieza cilíndrica que el martillo golpea y a través de la cual se transmite la energía a las varillas o tubos de perforación. Barras de perforacion tubos de perforación también conocidas como varillas o tubos de perforación son elementos empleados para transmitir hasta abajo las fuerzas y el giro a la broca de perforación.
  • 10. también está compuesto por poleas que van en la parte superior y sostienen el martinete, sogas o cables que se amarran al martinete y pasa sobre la polea para que este ascienda y descienda. el malacate de rotación es un dispositivo que tira la soga o cable y acciona el movimiento vertical del martinete
  • 11. por último tenemos el trípode que su función principal es sostener los componentes anteriormente mostrados, además del equipo de perforación Barilla de muestreo Trípode Punta endorecida Tubo patido Acople roscado necesitaremos un toma muestra o mostrador de tubo partido que es un elemento para obtener muestras del terreno, está compuesto por un tubo partido longitudinalmente con una punta endurecida y en su extremo contrario una copia de roscado para añadirle extensiones necesarias, varillas para muestreo que son tubos de perforación de acero con uniones que se conectan al mostrador y sobre las cuales se deja caer el martillo.
  • 12. P R OC ED IM IENTO D EL ENSAYO SP T
  • 13. • para efectuar el ensayo el mostrador se enrosca al extremo de la tubería de perforación y se baja dentro del hueco dejándolo caer suavemente sin permitir que se introduzca dentro del suelo que se va a ensayar se coloca el martillo o peso en posición y se instala el cabezote en la parte superior de la tubería de perforación se deja el reposo el peso muerto del mostrador tubería y cabezote sobre el fondo del hueco y se aplica un ligero golpe de asentamiento  marcamos el extremo superior de la tubería en tres incrementos sucesivas de 6 pulgadas es decir 15 cm para así identificar los tramos,esto con el objetivo de que el avance. 15 cm 15 cm 15 cm
  • 14. F IG UR AS AF INES . • EL martillo tiene peso de aproximadamente 140 libras se deja caer desde una altura de 30 pulgadas(76,2 cm) sobre la cabeza de las barras de sondeo para que el mostrador penetre las primeras seis pulgadas, una vez alcanzada esta profundidad es decir cuando hacemos la primera marca realizada en el tubo de perforación anotamos el número de golpes dados las primeras 6 pulgadas de penetración, se denomina inca de asiento o penetración de asentamiento. 6 pulgadas más y anotamos nuevamente el número de golpes y continuamos el hincado hasta completar los 45 cm o 18 pulgadas contando siempre el número de golpes necesarios para hincar cada tramo de 6 pulgadas (15cm).
  • 15. 6’’ - 15 cm 6’’ - 15 cm 6’’ - 15 cm 6’’ - 15 cm 24’’ - 60 cm • en algunos casos teniendo en cuenta que el toma muestra tiene una longitud de 60 cm es decir 24 pulgadas es muy frecuente hincar mediante golpeo hasta completar dicha longitud con lo que se tiene un resultado adicional pero este valor no está normalizado así que medirlo solo tiene una función meramente indicativa. • Hay que tener en cuenta que los datos registrados en el primer hincado no se deben tener en cuenta y te contamos por qué, en el caso del primer hincado podemos tener datos no tan precisos por la posible alteración del suelo o derrumbes en las paredes del sondeo si decides completar el ensayo hasta los 60 centímetros este último dato no se tiene tampoco en cuenta ya que es posible que tengamos una sobre compactación del suelo producto del ensayo por esta razón solo se consideran las lecturas de los tramos de 15 a 30 cm y de 30 a 45 cm.
  • 16. LEASING . • una vez realizada la inca se extrae la muestra abriendo longitudinalmente la cuchara y se coloca en un recipiente hermético y lo marcamos indicando a qué hora corresponde el número de sondeo ya que es probable que hagamos varios, el número de la muestra, la profundidad, el número de golpes, también debemos registrar el porcentaje de recuperación o la longitud de la muestra recobrada. una breve descripción de la muestra donde indiquemos colores, calificación ,condición, etc. Recipiente para colocar la muestra Muestra extraida del ensayo
  • 17. Calculo de numero de golpes del ensayo • Para calcular el número de golpes como te mencionamos anteriormente consideramos los tramos centrales de 6 pulgadas o 15 cm que sumados nos dan el número de golpes del ensayo SPT o la resistencia a la penetración estándar para calcularlos usamos la siguiente expresión el número de golpes SPT será igual al número de golpes del tramo de 15 a 30 cm más el número de golpes del tramo de 30 a 45 cm. 𝑵𝑺𝑷𝑻 = 𝑵𝟏𝟓−𝟑𝟎 + 𝑵𝟑𝟎−𝟒𝟓
  • 18. en algunas ocasiones dada la resistencia del terreno no conseguimos que el muestreador avance, cuando se presenta este caso la prueba se detiene para un determinado número de golpe y se dice que la prueba se detiene por rechazo. anotamos la presentación realizada y el número de golpes correspondiente precedido por la letra R, lo que nos indicará que en este tramo tuvimos el rechazo por parte del suelo y no quiere decir que se descartan los datos, esto es lo que nos indica que el suelo es tan fuerte que no permite el avance del tomamuestra.
  • 19. ¿C UAND O F INALIZ A EL ENSAYO SP T? La norma ASTM 1586 indica que la prueba se puede dar por finalizada en los siguientes escenarios. • Cuando se aplican 50 golpes en cualquiera de los tramos de 6’’ que se consideran en el cálculo y el toma muestra no registro avance. • cuando se aplican 100 golpes en dos incrementos es decir dos tramos de 6’’. (15 cm) • cuando no se observa penetración alguna para 10 golpes sucesivos del martillo. en este caso en específico se recomienda insistir un poco más, ya que puede tratarse solo una grava gruesa, si después de insistir no se logra avanzar en la penetración damos por finalizado el ensayo. • Si el muestreador avanza 18’’ completos lo que equivalente a 45 cm sin alcanzar las condiciones descritas anteriores. Así ha culminado nuestro ensayo. • El ensayo se repetirá tantas veces sea necesario a distintas profundidades de acuerdo a los requerimientos del proyecto.
  • 20. V ENTAJ AS Y D ESV ENTAJ AS D EL ENSAYO SP T
  • 21. VENTAJAS • Es sencillo y muy económico, además de su versatilidad ya que podemos aplicarlos en muchos tipos de suelo especialmente en terrenos de grava y arena también se puede emplear en rocas blandas y meteorizadas. • permite realizar un reconocimiento geotécnico del terreno, este ensayo de SPT es muy factible realizar y está disponible en todo el mundo. • otra gran ventaja es que podemos determinar otros parámetros a partir de correlaciones con los datos obtenidos en el ensayo.
  • 22. DESVENTAJAS • No es aplicable en arcillas blandas y limos • Es muy subjetivo por lo que la variabilidad e incertidumbre es muy alta • Puede existir incongruencias en lo que respecto al tiempo de martillo y la energía de hincado debido a la conversión de unidades métricas • Si el equipo no cuenta con una limpieza adecuada del fondo del sondaje se pueden perturbar las condiciones del suelo.
  • 23. P R OC ESOS D EL C ALC ULO E INTER P R ETAC ION D EL ENSAYO SP T
  • 24. ENSAYO - SPT Profundida d Número de Golpes N(0-15) N(15-30) N(30-45) 0,70 5 10 12 1,70 6 9 11 2,70 10 11 12 3,80 12 14 15 “Realizamos una sola perforación y no detectamos la presencia de agua” Hicimos mediciones a diferentes profundidades y obtuvimos los siguientes resultados: NSPT = N15-30 + N30-45
  • 25. VARIABLES QUE AFECTAN LOS RESULTADOS Es ta ndarizado por normativa s locale s e inte rnacionale s
  • 26. Tipo de equipo usado Configuración martillo de hincado Control de altura de la caída
  • 27. Preparación de la perforación Sobrecargas debidas al peso de las tierras Nivel freático
  • 28. Longitud del varillaje Dispositivo de golpeo
  • 29. EC UAC ION P AR A LA C OR R EC C ION D E LOS D ATOS: NCorr. = NSPT x CN x n1 x n2 x n3 x n4 Número de golpes corregidos Número de golpes SPT campo Factor de corrección por la sobrecarga efectiva del suelo Factor de corrección por energía del martillo Factor de corrección por resistencia interna de la toma de muestras Factor de corrección por diámetro de la perforación. Factor de corrección por longitud de la varilla.
  • 30. OB TENEM OS LA G R AF IC A D EL ENSAYO SP T
  • 31. ENSAYO - SPT Profundida d Número de Golpes N(0-15) N(15-30) N(30-45) 0,70 5 10 12 1,70 6 9 11 2,70 10 11 12 3,80 12 14 15 Cuando el terreno se hace demasiado resistente y la penetración es muy difícil se detiene el ensayo para un número de golpes determinado y se indica la penetración que corresponde a ese número de golpe. R R 12 4,70 R = 50 R = 100
  • 32. El presiómetro fue inventado por el ingeniero francés Louis Menard en 1956. investigó con la intención de crear un ensayo de campo (“In situ”) relativamente fácil y poder medir la presión de rotura y el módulo de deformación del suelo con el objetivo de poder calcular la carga admisible y los asientos de la cimentación.
  • 33. -¿QUE ES UN ENSAYO PMT? El ensayo del presurómetro mide “in situ” la deformación de suelos y de rocas blandas mediante la expansión de una membrana cilíndrica flexible sometida a presión.
  • 34. ¿P AR A QUE SIR V E UN ENSAYO P M T? Permite obtener las características de resistencia y deformación de suelos y rocas. El ensayo suministra una grafica de presión contra cambio volumétrico y este se puede convertir en una curva esfuerzo- deformación.
  • 35.  Equipo de medición: consta de tres manómetros que indican la presión. PARTES DEL EQUIPO PMT:
  • 36.  SONDA: Se introducen en la perforación y esta compuesta por tres celdas. Solamente la celda central sirve para tomar medidas. PARTES DEL EQUIPO PMT:
  • 37. DIAMETROS DE LA PAERFORACION PARA LA SONDA • SONDA CON FUNDA CAUCHO: para arcillas y arenas. • SONDA CON PROTECCION METALICA: para suelos con gravas.
  • 38. Manguera de alta presión: consiste en dos tubos que se utilizan para inyectar el agua y el gas en las paredes especificas de la sonda conectados de manera concéntrica, de la unidad de control a la probeta. PARTES DEL EQUIPO PMT: Tanque de gas comprimido: provee la presión al sistema
  • 39. PASOS PARA EL ENSAYO: • Realización de la perforación deben ser uniformes y no tener salientes Tipo de perforación adecuada para el ensayo presiometrico
  • 40. • Ensamblaje del presurimetro de menar. • Verificación de la presencia de burbujas de aire en el interior del sistema. • Realización de la calibraciones por resistencia de membrana y por compresibilidad del sistema. PASOS PARA EL ENSAYO:
  • 41. El procedimiento consiste en aplicar una presión interna a la sonda dilatable que será transferida a las paredes del sondeo, las presiones son aplicadas en forma escalonada, registrándose para cada escalón, el volumen de expansión de la sonda. Para expandir la sonda que se coloca a la profundidad de ensayo, se utiliza agua que es desplazada a presión de un depósito ubicado en la superficie, por medio de gas comprimido. Este depósito de agua que se ubica en un panel de monitoreo ó caja de medición, tiene una columna graduada que indica en cm3 el volumen de agua desplazado hacia la sonda. PASOS PARA EL ENSAYO:
  • 42. . Para la expansión de la sonda se aplica presión usando un gas neutral (nitrógeno) o aire comprimido envasado, lo que tiene la ventaja de no requerir una energía adicional que sea difícil de obtener en el sitio donde se realizarán los ensayos. Al poder medir la presión aplicada y el volumen de agua que consume la sonda para expandirse, tenemos un par de valores de tensión aplicada sobre el suelo y de deformación que el mismo experimenta bajo la tensión aplicada, con lo que podemos confeccionar un gráfico de tensión deformación del suelo a distintas profundidades pasando por los estados elásticos, plásticos y de rotura. PASOS PARA EL ENSAYO:
  • 44. P R OC ED IM IENTO P AR A LA TOM A D E D ATOS: . 1. La válvula 2 y 3 cerrada (V2, V3) y válvula 1 abierta (V1). 2. Aplicación de presión de aire proveniente del panel de control. 3. Medicion de presión en el manómetro del panel de control y volumen de agua inyectado por medio de la regla colocada en el recipiente con agua. 4. Cerrar V1 y abrir V2 y V3. 5. Inicio los ciclos de descarga y recarga. 6. Medicion de la presión con el manómetro del panel de control y volumen inyectado con el dispositivo conectado al medidor de volumen.
  • 45. EN LA GRÁFICA SE PRESENTAN 3 ETAPAS: La primera etapa (color amarillo) comprende el inflado de la sonda hasta ponerse en contacto con las paredes de la perforación esta etapa es la mas larga o mas corta dependiendo del diámetro con el que se haya ejecutado la perforación en la relación al diámetro de la sonda Po: Es la presión necesaria de aplicar para que la sonda entre en contacto con el suelo y comience a deformarlo radialmente 1ra ETAPA
  • 46. EN LA GRÁFICA SE PRESENTAN 3 ETAPAS: La segunda etapa (color verde), la fase elástica lineal que representa el comportamiento elástico del suelo , el suelo comienza a resistir y es necesario aplicar una presión mayor para lograr que el mismo se deforme Pf: Es la presión de fluencia que marca el limite entre la etapa de deformación elástica y plástica 2da ETAPA
  • 47. EN LA GRÁFICA SE PRESENTAN 3 ETAPAS: La tercera etapa ( color morado) Manifiesta claramente la parte de deformación plástica de suelo y lo que se define como Presión limite o presión de rotura PL: Es la presión limite, que marca la rotura del suelo 3ra ETAPA
  • 48. V ALOR ES TIP IC OS D E LOS P AR AM ETR OS P R ESIOM ETR IC OS
  • 49. ECUACION DEL MODULO PRESIOMETRICO:  µ= Coeficiente de poisson que arbitrariamente para los ensayos de presiometria se toma igual a 0.33  Vo= volumen inicial de la celda de carga en reposo (por lo general  Vo= 535 cm3.  Vm= volumen medio para el cual se establece el coeficiente de los incrementos de poisson (ΔP) y de volumen (ΔV).  Vm= volumen de contacto.
  • 50. V ENTAJ AS Permite realizar ensayos de carga real dentro del terreno y la profundidad deseada. Se obtienen parámetros mas fiables en suelos cohesivos. Permite la obtención de parámetros en suelos donde no se pueden realizar otros ensayos como el (CPT) en suelos cohesivos saturados. Equipo fácilmente transportable. Se obtienen datos mas precisos y directos utilizados para el diseño de cimentaciones. Se puede utilizar en suelos rígidos o rocas. Obtención de numeroso parámetros de forma directa e indirecta Correlación directa en parámetros característicos para el calculo de cimentaciones.
  • 51. D ESV ENTAJ AS Necesidad de mano de obra mediana o altamente capacitada. Necesidad de otra maquinaria para la perforación (si no es de autoperforadores, o de hincado o gran desplazamiento). De alta implementación en Europa y EU. Pero no en nuestro país. Costo inicial o valor de mercado del equipo elevado
  • 52. CONCLUSIÓN: El presurimetro suministra una medida confiable del esfuerzo del suelos y el comportamiento de la relación entre carga y deformación puede ser usada para definir los parámetros que suministra el suelo, tales como esfuerzos compartidos sin drenar, módulos, tensión horizontal efectiva y densidad relativa.
  • 54. ❑ Desarrollado en la década del 30 ❑ Enfocado a arcillas y limos, se expandió a arenas. ❑ Versiones mecánico/eléctricas en los 60. ❑ Grandes avances en los 70: ⮚ Presión de poros (CPTu) ⮚ Velocidad de onda ⮚ Variables ambientales HISTORIA
  • 55. ENSAYO PARA DETERMINAR LAS GEOMETRÍAS Y PROPIEDADES DEL PERFIL DE SUELOS
  • 56. DETALLES DEL EQUIPO CPT Fricción en la manga Presión de poros Resistencia de la punta
  • 58. EXTRACCIÓN DE LA MUESTRA OTROS SENSORES ❏ Presión de poros CPTu ❏ Acelerómetro: medir velocidad de ondas S- CPTu ❏ Inclinómetro ❏ Temperatura ❏ Piezoeléctricos para resistividad/conductividad ❏ Medición de pH ❏ Cámaras
  • 61. ❏ Puntas de acero, angulos de 60 grados ❏ Puntas instrumentadas electrónicamente ❏ Procedimiento según ASTM D5778 ❏ No requiere perforación ❏ No siempre extrae muestras ❏ No requiere excavación ❏ Lectura continua de esfuerzos y fricción CPT TRUCK CPT RIG
  • 62. VENTAJAS DESVENTAJAS ❖ Respaldo teórico ❖ Simple ❖ Rápido (200m/dia) ❖ Eficiente ❖ Entrega perfil continuo ❖ Repetible ❖ Se mide Vs y Vp ❖ Cara inversión inicial ❖ Personal especializado ❖ No todos permiten muestrear ❖ No aplica en: Gravas Suelos cementados
  • 63. PRESION DE PUNTA Y VARIABLE
  • 71. CPT : CONE PENETRATION TEST
  • 73. • n=2 Limos, limos arenosos y mezclas de arena y limo ligeramente coherentes • n=3-4 Arenas limpias, de finas a medias y arenas ligeramente limosas • n=5-6 Arenas
  • 76. RELACION PROPUESTA ENTRE EL TIEMPO, LA PERMEABILIDAD DEL SUELO Y LA RESISTENCIA PUNTA NORMALIZADA PRUEBA DE PENETRACIÓN DEL CONO
  • 77. RESISTENCIA NO DRENADA LA RESISTENCIA NO DRENADA PUEDE EXPRESARSE COMO:
  • 78. RESISTENCIA NO DRENADA ANAGNOSTOPOULUS ET 2003 CON PRUEBAS CPT, MOSTRO QUE:
  • 80. DENCIDAD RELATIVA Dr(%) Para la arena Nc, Lancellota(1983) y jamilkowski et al.(1985) propusieron: Kulhawy y Mayne (1990) propusieron:
  • 81. DENSIDAD RELATIVA Relacion entre Dr y qc( Lancellotta, 1983 y jamiolkowiki et al. 1985
  • 83. presión atmosferica esfuerzo vertical admisible relación de sobreconsolidacion factor de compresibilidad DENSIDAD RELATIVA
  • 84. A partir de los resultados experimentales realizados por Robertson y campanella (1983) en arena de cuarzo normalmente consolidada
  • 85. Usando resultados de ensayos CPT en suelos de Italia, Ricceri (2002) propuso : Correlacion valida para suelos con clasificación ML y SP-SM
  • 86. En ensayos CPT, Lee et (2004) propusieron la correlación: =resistencia de punta =esfuerzo horizontal efectivo ANGULO DE FRECCION INTERNA
  • 87. Robertson Y Campanella en 1983 propusieron esta correlación
  • 88. Anagnospoulos et al(2003) sugirió la correlación :
  • 92. CPT es rápido , confiable, eficiente Describe un perfil de suelos Aplicable a varios suelos SCPTu si los recursos permiten