EXPOSICION ENSAYO SPT.pdf

7/23/2019 EXPOSICION ENSAYO SPT.pdf

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IIDES ICA / ING. A HUANCA BORDA / 2013IIDES ICA / ING. A HUANCA BORDA / 2013

EXPOSITOR :EXPOSITOR :

ING. ANGEL HUANCA BORDAING. ANGEL HUANCA BORDA

METODO ESTANDAR DE ENSAYODE PENETRACION(SPT)

CAP I TU LO DE INGEN IERIA C IV I L -CD - I CA

INSTITUTO DE INGENIERIA PARA LA INVESTIGACION Y DESARROLLO


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INTRODUCCIONINTRODUCCION El ensayo de penetracin estndar (SPT),

desarrollado por Terzagui a finales de los aos 20, esel ensayo in situ ms popular y econmico para

obtener informacin geotcnica del subsuelo.

Se estima que el 85 % a 90 % de los diseos de lascimentaciones convencionales de Norte y Sur

Amrica se basan en los valores de N medidos en el

SPT


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ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT)ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT)

NormasNormas :: NTP 339.133NTP 339.133 --ASTM D1586ASTM D1586FuncionesFunciones :: DeterminaciDeterminacin de la consistencia y resistencian de la consistencia y resistencia

cortante de los suelos en profundidad.cortante de los suelos en profundidad.

Procedimiento ampliamente utilizado para determinar

caractersticas de resistencia y compresibilidad de suelos.

Consiste en hincar un toma muestras, para obtener una

muestra representativa del Suelo y de manera determinar la

resistencia del suelo


4/61IIDES ICA / ING. A HUANCA BORDA / 2013IIDES ICA / ING. A HUANCA BORDA / 2013

OBJETIVOS DE PRUEBA SPT

Obtener la medida de la resistencia a la penetracincon un muestreador

Tomar muestras representativas del suelo Hallar correlaciHallar correlacin entre:n entre:

El # de golpes, N, medido y la compacidad,El # de golpes, N, medido y la compacidad,

El # de golpesEl # de golpes y ely el

y la resistencia a la comprensiy la resistencia a la comprensinnsimple por medio de tablas osimple por medio de tablas o bacos ya existentes.bacos ya existentes.


5/61IIDES ICA / ING. A HUANCA BORDA / 2013IIDES ICA / ING. A HUANCA BORDA / 2013

Este ensayo es uno de los ms antiguos en geotecnia, y su uso

universal y durante dcadas, en todo tipo de terrenos, hapermitido establecer numerosas correlaciones con otrosparmetros geotcnicos, as como la difusin de frmulasempricas para clculos directos de capacidad portante y

asentamientos, entre otros

J. H. Schmertmann (1980) de University of Florida impuls, el

uso y mejoramiento del SPT en Norteamrica, asi como los

procedimientos e interpretacin de los resultados ycorrelaciones.

El ensayo SPT, originalmente muy popular, sin embargo a

medida que avanzaba el estado del arte, se fue volviendo

menos popular, debido a que se le consideraba un ensayo

barato pero inexacto.


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C.R.I. Clayton (2001) de University of Southampton ha

investigado sobre los mtodos de exploracin, concluye que:

A pesar de los mtodos sofisticados que existen actualmente

para la exploracin del subsuelo (diferentes del SPT), y los

avances en los mtodos de anlisis de la mecnica de suelos,

las predicciones del comportamiento de los sistemas suelo-

estructura que se hacen durante los estudios geotcnicos sonaun pobres.

Es asi que con el avance posterior del estado de arte, el ensayo

SPT, empieza a cobrar su popularidad inicial nuevamentedebido en parte a su gran versatilidad, rapidez y economa.


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Muchas veces en los estudios geotcnicos los errores son

imputados al ensayo SPT; sin embargo en la mayora de loscasos tales errores estn asociados a que no se identifica

adecuadamente la conformacin geotcnica en el estado inicial

del ensayo (dificultades de interpretacin); emplendose

correlaciones errneas.

Suelos Adecuados para la Ejecucin del Ensayo

--ArenososArenosos-- Limo ArenososLimo Arenosos--Areno LimososAreno Limosos

--Areno ArcillososAreno Arcillosos--ArcillasArcillas-- LimosLimos

Suelos poco adecuados para el Ensayo--AluvionalesAluvionales

--Suelos Gravosos y HeterogSuelos Gravosos y Heterogneos con bolones y piedrasneos con bolones y piedras


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PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO

Ejecucin del ensayo

Se realiza con un muestreador de caa partida o cono de

PeckREGISTRO DE PENETRACIN

Resistencia a la penetracin: golpes necesarios para hincar

30 cm de un total de 45 cm.

PROCEDIMIENTO

Hincar el muestreador o cono con golpes del martillo de140 lb. y contar el numero de golpes.

Cada golpe del martillo se produce, a 30 (0.76 m) de

cada.


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Martillo

Gua dehinca

Cabezal dehinca

Trpode de Tubo de

dimetro

2 1/2

1 1/2

Cuchara

Cadena defierro

Gua

CUCHARA 2 - 4 1/2

MARTILLO

COMPONENTES DEL EQUIPO SPT

yunque


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MARTILLO DE PENETRACION SPT

(140 LIBRAS)

POLEA


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PENETROMETRO ABIERTO Y CERRADO


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CABEZAL Y PUNTA DEL CONO DE PECK


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CORRELACIONES

El presente mtodo es utilizado extensamente en una gran

variedad de proyectos geotcnicos de exploracin.

Existen disponibles muchas correlaciones locales y

correlaciones extensamente publicadas que relacionan el

valor de N, con el comportamiento ingenieril deestructuras de tierra y cimentaciones.


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RELACIONES ENTRE EL NUMERO DE GOLPESRELACIONES ENTRE EL NUMERO DE GOLPES NN DEL SPT, DENSIDADDEL SPT, DENSIDAD

RELATIVARELATIVA DRDR Y ANGULO DE FRICCION INTERNA (Y ANGULO DE FRICCION INTERNA ())

Correlaciones N - DR y N - ( Aporte de Terzaghi y Peck)

36

DR (%)50

40

0

0

10

N

20

30

50

60

70

10 20 30 40

28 30 32 34 44

7060

DR

80 90

4038 42

100

46


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Efecto de la presin de sobrecarga paraarena gruesa seca o hmeda (Aporte de Gibbs y Holtz)

0 4020 60 DR (%)80 100

0psi

10ps

i20

psi

40

psi

Terzaghi

Peck

20

0

40

80

60

100

N

RELACIONESRELACIONES ENTREENTRE NN ,, DrDr yy vv


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Correlaciones NCorrelaciones N -- DR y NDR y N -- (( MeyerhofMeyerhof))

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

DR (%)

0

10

20

30

40

50

60

7028 30 32 34 36 38 40 42 44 46

DR

N


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Arcilla )cm/kg(8Nq 2u= Terzaghi

Arcilla limosa )cm/kg(5

Nq

2u= Terzaghi y Peck

Arcilla areno limosa )cm/kg(8

Nq

2u= Terzaghi y Peck

Para todas las arcillas )/(33.1 2cmkgNqu= Graux

RELACIONES ENTRE EL NUMERO DE GOLPESRELACIONES ENTRE EL NUMERO DE GOLPES NN

Y LA CONSISTENCIA DE LAS ARCILLASY LA CONSISTENCIA DE LAS ARCILLAS


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Correlacin N - qu y consistencia para arcillasTerzaghi y Peck

30

25

20

15

10

5

0 1 2 3 4

A: Muy BlandaB: BlandaC: Medianamente CompactaD: CompactaE: Muy Compacta

F: Dura

A B C D E F

qu (Kg/cm2)

Nq =u 8

N

NUMERO DE GOLPES DEL ENSAYO SPT (N)NUMERO DE GOLPES DEL ENSAYO SPT (N)


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A pesar de que el ensayo se estandariz desde 1958 como elASTM D-1586, y que se han venido realizando revisiones

peridicamente, las evaluaciones realizadas en Norteamricaindican que son muchas las variables que influyen en losvalores de N

Entre otras:

El tipo y estado de los equipos de perforacin

La destreza de los operadores

El tipo y estado de las cucharas muestreadoras La dimensin y estado del varillaje

La forma y tamao del cabezote

etc..


N corregido, Ponderado



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FACTORES DE CORRECCION PARA N medidos en el SPT (Seed

et. al , 2001)

NmNm NNmero de golpes medidos en el ensayomero de golpes medidos en el ensayo

CCNN Factor de correcciFactor de correccin por sobrecarga diferente de 100n por sobrecarga diferente de 100 kPakPa

CCEE Factor de correcciFactor de correccin por variacin por variacin en la energn en la energ aa

CCRR Factor de correcciFactor de correccin por variacin por variacin en la longitud de gun en la longitud de guaa

CCSS Factor de correcciFactor de correccin por sistema de muestreon por sistema de muestreo


N corregido, Ponderado

N =N = NNmm . C. CNN . C. CEE . C. CRR . C. CSS


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CN = Factor de correccin por sobrecarga (diferente de 1 kg/cm2)

5.0

=

vo

a

N

PC

Liao y Whitman, 1986

a

voN

P

C

= 2.1

2.2

Kayen et al, 1992

Pa = Presin atmosfrica

0.21


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segn la Norma UNE-EN es de 1,0

para tensiones verticales efectivas, alnivel del punto ensayado, de 100 kPa

(1,0 kg/cm2), aumentando hasta 1,5 en

ensayos con tensiones menores, y

disminuyendo hasta 0,4-0,5 a

profundidades que generen tensiones

verticales efectivas de 400 kPa (4,0

kg/cm2)

0.21


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CCEE Factor de correcciFactor de correccin por energn por energa aplicadaa aplicada

El SPT original proporciona el 60% de la energa.Los SPT modernos dan mayor energa : N60= N Er/60

Er = porcentaje de energa de golpeo obtenida con los mtodos

automticos


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Factores de incidencia: martillo, poleas, enganches

Se recomienda control s istemtico ASTM D-1586-99.

Martillo cilndrico: CE = 0.60 1.00

Martillo de seguridad : CE = 0.70 1.2

Martillo automtico-cilndrico : CE = 0.80 1.3


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A partir de la medicin de la energa real de 42 ensayos SPT en

dos sondasRolatec RL- 400 yRL-48 se ha estimado que el

factor de correccin por energa a aplicar sobre el valor

N de campo obtenido con las citadas sondas es :

-Er/60 = 80/60 = 1,33 N,

- para ensayos SPT a partir de 10 m de profundidad.

-Er/60 = 75/60 = 1,25 N,

- para ensayos SPT entre 6 m y 10 m de profundidad.

-Er/60 = 65/60 = 1,10 N,

- para ensayos SPT entre 2 m y 6 m de profundidad.


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CCRR = Factor de correcci= Factor de correccin por longitud de varillajen por longitud de varillaje

Alternativamente, puede aplicarse la correccin

con el factor multiplicador mximo de 1,33 y a

continuacin imponer la correccin por longitud de

varillaje inferior a 10 m, tal como especifica la norma:

Longitud de varilla Factor de correccin a

>10 m 1,0

6 a 10 m 0,954 a 6 m 0,85


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RR p g jp g jLONGITUD FACTOR

< 3 m 0.75

3 a 4 m 0.80

4 a 6 m 0.85

10 a 30 m 0.95

> 30 m 1.00

6 a 10 m.


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APLICACIONES DEL ENSAYO DE PENETRACION ESTANDARAPLICACIONES DEL ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR


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COEFICIENTE DE BALASTO



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PresiPresin Admisiblen Admisible10N

adm=

ANGULO DE FRICCION

= 27.1 + 0.3 N corregido 0.00054 N2

corr

(Peck, Hanson y Thornburn,1974)

= (20 N corr)1/2 + 20

(hanataka y Uchida,1996)



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DeterminaciDeterminacin de la Capacidad Portanten de la Capacidad Portante

La presiLa presin admisiblen admisible ser la menor de la que seobtenga mediante:

a) La aplicacin de las ecuaciones de capacidad de

carga por corte afectada por el factor de seguridadcorrespondiente

b) La presin que cause el asentamiento admisible.


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a) CAPACIDAD DE CARGA POR CORTE

qult1

2Ancho B

DfNivel de

Cimentacin

qq

ultult ==

cNcN

CCSS

CC ++

11DD

ffNN

qq + 0.+ 0.

5B5B

22NNSS

Terzaghi 1943

C C ti (L/B 5) C t G l


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B

d

Q

qNqNBc

cNqult

++= 2

1

+=

+=

=

1953)Kerisel,y(Caquot

)1(2

)2

45(

)1(cot

2

NqtgN

tgeNq

Nqgc

N

tg

B

qult

q = d

C, , suelo

Carga Continua (L/B>5) Corte General

La resistencia al corte en suelos granulares, es usualmente alta, por lo que la

presin admisible en la practica resulta controlada por los asentamientos.


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Procedimientos usado comnmente para investigarlos depsitos de arena en funcin de N .

b) PRESION ADMISIBLE POR ASENTAMIENTOb) PRESION ADMISIBLE POR ASENTAMIENTO

Terzaghi, relaciono los asentamientos de cimentaciones

reales en arenas, con ensayos de pruebas de carga, los

comparo con los ensayos del SPT y obtuvo las

ecuaciones:

Para B 1.20 m.

qadm = (0.0864 N 0.108)(B + 0.30)2 *fE* fNF * f * f Df

B


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2

28.3

128.399.7

+= B

BNq coradm

Asimismo Meyerhof, (1965)planteo las siguientes

ecuacines:

+=

4.2528.3

128.399.7

2

ecoradm

SFd

B

BNq

33.133.01 +=B

DfFd

Bowles, (1977) corrigi la ecuacin a:


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Para B < 1.20 m.

Segn Terzaghi:

qadm = (0.135 N 0.169) *fE* fNF * f * f Df


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corradm Nq 98.11=

33.133.01 +=B

DfFd

=

4.2516.19 ecoradm

SFdNq

Segn Bowles:

Segun Meyerhof:


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Consistencia del (N)

Suelo SPT zap.cuadrada zap. continua

Muy blando 0-2 0.00 0.30 0.00 0.22Blando 2-4 0.30 0.60 0.22 0.45

Mediano 4-8 0.60 1.20 0.45 0.90

Compacto 8-15 1.20 2.40 0.90 1.80

Muy compacto 15-30 2.40 4.80 1.80 3.60Duro >30 Mayor que 4.80 Mayor que 3.60

Capacidad de Carga Admisible

(T/pie2)

Relaciones entre qadm

, N y la Consistencia para SuelosFinos (Terzaghi y Peck)

CONCLUSIONES


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CONCLUSIONES

Debido a que los proyectos exigen rapidez en la

exploracin, se espera el incremento generalizado del

uso del SPT.

En medicina, el mtodo de los Rayos X (de finales del

siglo XIX) sigue teniendo total aceptacin como un

mtodo de exploracin del cuerpo humano, rpido ybarato, a pesar de los mtodos sofisticados y costosos

que se han desarrollado recientemente.

En los ltimos aos, diversos autores han trabajado en


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En los ltimos aos, diversos autores han trabajado en

mejorar los equipos, el procedimiento de ejecucin,

procesamiento de datos e interpretacin de los resultados

Es necesario calibrar el equipo SPT; debido a la variabilidad de

la eficiencia, ajustando la energa a la altura de cada delmartillo segn tipo de maquina, sobrecarga, longitud de varilla,

etc. De esta manera reducir los riesgos geotcnicos imputables

al SPT.

Este ensayo se debe realizar mximo hasta los 50 golpes, ya que,

despus de este lmite, introducir el equipo de perforacin dentro

del estrato puede causar daos al mismo. Cuando tenemos este

caso, se dice que existe RECHAZO (roca o suelo muy bueno).


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PENETROMETRO LIGERO


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DINAMICO- DPL -

ENSAYO PENETROMETRO LIGERO DINAMICO (DPL)ENSAYO PENETROMETRO LIGERO DINAMICO (DPL)


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NormaNorma :: N.T.PN.T.P. 339.159. 339.159 --DIN 4094DIN 4094

FuncionesFunciones :: DeterminaciDeterminacin deln del anguloangulo de friccide friccin, consistencian, consistencia

y resistencia cortante de los suelos.y resistencia cortante de los suelos.

Suelos Adecuados para la Ejecucin del Ensayo--ArenososArenosos-- Limo ArenososLimo Arenosos--Areno LimososAreno Limosos--ArcillasArcillas

Suelos Inadecuados para el Ensayo

--AluvionalesAluvionales--AluvialesAluviales--Suelos GravososSuelos Gravosos


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EQUIPO DPLEQUIPO DPLN.T.PN.T.P. 339.159. 339.159

DIN 4094DIN 4094



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Ejecucin del Ensayo

Se realiza con un cono del tipo Peck

REGISTRO DE PENETRACINResistencia a la penetracin: golpes necesarios para hincar

10 cm.

PROCEDIMIENTO

Hincar el cono con golpes del martillo de 10 Kg y contar el

numero de golpes.Cada golpe del martillo se produce, a 0.50 m. de cada.


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CABEZAL, MARTILLOCABEZAL, MARTILLOY GUIA DEL DPLY GUIA DEL DPL


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EJECUCION DE LA PRUEBA DPLEJECUCION DE LA PRUEBA DPL

Procedimiento utilizado para determinar caractersticas de

resistencia y compresibilidad de suelos.


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CONCLUSIONES


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- Siempre que sea posible se deben realizar excavaciones a

cielo abierto, para visualizar en forma directa la estratigrafa

del terreno y extraer muestras disturbadas e inalteradas paraensayos de laboratorio.

- El ensayo DPL debe ejecutarse en todos los terrenos donde

pueda ser factible de realizar.

- Existen diversas correlaciones entre el nmero de golpes N

y parmetros del suelo.


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- El ensayo DPL, debe utilizarse como complemento del

ensayo SPT. La desventaja de este ensayo es la noextraccin de muestras del terreno, por lo que se debe

complemetar con calicatas.

- El equipo DPL debido a su gran versatilidad y peso ligero

viene siendo utilizado en forma masiva, siendo necesario

calibrar sus resultados con los del ensayo SPT, de acuerdo

al tipo de suelo.


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FIN DE LA EXPOSICION

FIN DE LA EXPOSICIONFIN DE LA EXPOSICION

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