I NF OR ME
Corrección SPT y Ensayos de Corte Corte Directo Directo (Laboratorio)
1
1.
1.1 1.2 1.3
INTRODUCCIÓN................................................................................................ ...2
OBJETIVO............................................................................................................ ...2 ALCANCE ............................................................................................................. ...2 NORMAS CHILENAS DEL INSTITUTO N ACIONAL DE NORMALIZACIÓN UTILIZADAS:.........3
2.
PROCEDIMIENTO.............................................................................................. ...3
3.
RESULTADOS.................................................................................................... ...3
4.
ANALISIS DE REULTADOS............................................................................... ...4
5.
BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................. ...5
2
Sin &u&a la mayor'a &e los (royectos en la actuali&a& re)uiere un estu&io meticuloso y estricto &e las con&iciones &el terreno En geotecnia se sabe )ue es im(rescin&ible (rimeramente conocer los (ar*metros resistentes &el suelo+ &ic,os el *ngulo &e -ricci.n / 0 y la co,esi.n &e las (art'culas &e suelo $entra&os en esto y si bien eisten 2aria&os m3to&os &e obtener estos 2alores+ en (articular el in-orme se centrara en la correlaci.n &e estos (ar*metros me&iante un ensayo in4situ &e Penetraci.n Est*n&ar o SPT y un ensayo &e laboratorio &e $orte "irecto El ensayo &e (enetraci.n est*n&ar /SPT0+ es un ensayo in situ &e (enetraci.n (or me&io &e gol(eteo )ue &e-ine (ar*metros &e &ise5o geot3cnico La -inali&a& &e estu&iar los ensayos &e (enetraci.n est*n&ar &e -orma locali6a&a es (ara (o&er inter(retar si los 2alores y m3to&os utili6a&os )ue tanto a-ectan el &ise5o -inal y cu*l ser'a el m3to&o a(ro(ia&o (ara traba7ar en una 6ona &etermina&a Se &enomina ensayo est*n&ar+ (ero este contiene 2ariaciones las cuales se &eben correlacionar (or &i-erentes m3to&os Por otro la&o la -inali&a& &e los ensayos &e corte &irecto reali6a&os en el laboratorio+ es &eterminar la resistencia &e una muestra &e suelo+ someti&a a -atigas y8o &e-ormaciones )ue simulen las )ue eisten o eistir*n en terreno (ro&ucto &e la a(licaci.n &e una carga Se reali6aron ensayos &e $" al mismo ti(o &e arena (ero con &istintas &ensi&a&es En (articular se ,ar* una com(araci.n entre los resulta&os &e corte &irecto y ensayo SPT a muestras re(resentati2as &e arena me&ia obteni&as en la locali&a& &e 9ual(en+ en margen &el ramo ec*nica &e Suelos e(erimental
$onocer las (ro(ie&a&es geomec*nicas &el terreno+ me&iante la reali6aci.n &e ensayos &e corte &irecto y ensayo SPT a muestras &e arena re(resentati2as (ara obtener su *ngulo &e -ricci.n y co,esi.n
$orregir los 2alores obteni&os en terreno (ara el ensayo SPT
$om(arar resulta&os obteni&os
3
1<
El in-orme se reali6a (ara el ensayo in4situ &e (enetraci.n est*n&ar /SPT0 y ensayo &e labortario corte &irecto /$"0 !ormas $,ilenas &el Instituto !acional &e !ormali6aci.n utili6a&as:
!$, 1=>: ;>1? @eotecnia Estu&io &e ec*nica &e Suelos !$,<<?:;>1? C@eotecnia Ensayo &e Penetraci.n Est*n&arD
El laboratorio se e7ecutaron ensayos &e corte &irecto (or gru(o a &istintas &ensi&a&es+ esto con el -in &e (o&er correlacionar los resulta&os -inales con los &el SPT Toma&a la muestra re(resentati2a &e arena se &is(uso en el mol&e &e corte con (ie&ras (orosas+ a(lican&o < ca(as &e material &e manera lo m*s uni-ormemente (osible+ se registran 2alores iniciales &e (eso+ &ensi&a&es+ y ,me&a& &e las muestras #na 2e6 monta&a la cel&a en la ma)uina &e corte se (roce&e a la saturaci.n &e la muestra+ (ara el caso &e arenas es relati2amente r*(i&o/unos con ;> minutos basta0 Luego se consoli&a con cierto (eso+ consi&eran&o )ue la carga -inal )ue recibe la muestra es am(li-ica&a (or 1> Se (roce&e a la reali6aci.n &el ensayo a &e-ormaci.n controla&a+ mi&ien&o el cambio &e 2olumen+ &e-ormaci.n ,ori6ontal y tensi.n a(lica&a Finalmente se gra-ican los resulta&os &e tensi.n &e corte 2s &e-ormaci.n y tensi.n &e corte 2s tensi.n normal (ara los &istintos ensayos a -in &e obtener el *ngulo &e -ricci.n/FI0 y la co,esi.n
4
Figura >14 $a7a &e corte /"as+ 1G0
Figura >;4 E)ui(o tra&icional &e corte &irecto
5
$onstituye el ensayo o (rueba m*s utili6a&o en la reali6aci.n &e son&eos+ y se reali6a en el -on&o &e la (er-oraci.n En el a5o 1?G Ter6ag,i intro&u7o el conce(to &e 'n&ice &e (enetraci.n ! y (ro(uso su uso (ara estimar la com(aci&a& o &ensi&a& relati2a &e arenas En 1=H la AST &e-ini. la normati2a &el ensayo y (ublico la (rimera normati2a al res(ecto &esigna&a como AST "1=H"e la cual no ,a 2aria&o muc,o ,oy en &'a $on el -in &e consi&erar la -alta &e a(oyo &el muestrea&or al inicio &e la (rueba+ la cuc,ara (arti&a &ebe ,incarse ,asta lograr una (enetraci.n &e 1= cm en el suelo+ registran&o el nmero &e gol(es re)ueri&o (ara alcan6ar &ic,a (enetraci.n Si los 1= cm no se obtienen en => gol(es+ se &etiene el (roceso+ se registra esta (ro-un&a& y se tomara como (unto &e inicio (ara el ensayo Luego el nmero &e gol(es re)ueri&o (ara lograr los siguientes <>cm &e (enetraci.n+ es &enomina&o como resistencia a la (enetraci.n /!s(t0+ registr*n&ose el 2alor obteni&o (ara ca&a uno &e los inter2alos &e 1= cm !o se tienen en cuenta los gol(es (ara el (rimer segmento (uesto )ue es el &e (enetraci.n inicial al terreno Se suman los gol(es a(lica&os (ara )ue (enetre el tubo en el segun&o y tercer segmento+ obteni3n&ose as' el 2alor &e !s(t Luego se retira la cuc,ara &el son&a7e+ en su(er-icie se abre y se toman muestras re(resentati2as+ anali6an&o a&em*s sus caracter'sticas como color+ consistencia+ asociaci.n &e suelos+ materia org*nica+ a&em*s se &ebe registrar la (ro-un&i&a& &e etracci.n &e la muestra+ su longitu&+ (eso+ etc y sellar (ara (reser2ar la ,ume&a& Finalmente con to&os los 2alores es (osible reali6ar las correcciones corres(on&ientes
6
Figura < Es)uema 9inc,amiento
Figura ? Tubo uestrea&or
7
Figura = 4 Es)uema en (ro-un&i&a&
Los 2alores &e N SPT &eben ser normali6a&os o re-eri&os a una energ'a est*n&ar &es&e )ue Sc,mertmann y Palacios o( cit+ (robaron )ue los 2alores &el nmero &e gol(es son in2ersamente (ro(orcionales a la llama&a energ'a inci&ente o &e entrega Por tanto a -in &e uni-ormi6ar el 'n&ice &e (enetraci.n se ,a (uesto 3n-asis en cuanti-icar la energ'a )ue realmente llega a la cuc,ara normal "e a)u' ,ay un consenso mun&ial en traba7ar con el llama&o 'n&ice &e (enetraci.n N 60 + )ue &e-ine el caso en )ue la energ'a real a(lica&a sea igual al >J &e la energ'a te.rica &e ca'&a libre &el martinene En tanto eisten algunos -actores correctores )ue buscan incor(orar la in-luencia &e las &i-erentes 2ariables )ue a-ectan las me&iciones+ &e a)u' se obtiene )ue:
60=¿ N spt x C E x C R x C B x C S
N ¿
"on&e N spt : In&ice &e (enetraci.n me&i&o C R : Factor &e correcci.n (or longitu& &e barras
C E : Factor &e correcci.n (or energ'a C B : Factor &e correcci.n (or &i*metro
&el son&a7e
8
C S : Factor &e correcci.n (or uso &e la cuc,ara normal sin tubo muestrea&or o sin liner en su
interior C (¿¿ E )
¿
El ti(o y mecanismo &e liberaci.n &e martinete a-ectan signi-icati2amente los resulta&os y &a&o )ue en $,ile la e7ecuci.n &el ensayo SPT se a7usta a la !orma AST4"1=H y )ue comnmente se utili6a el martinete ti(o &onut se recomien&a utili6ar un 2alor (ara C E mayor o igual a >+G=+ 2alor )ue corres(on&e a una energ'a real (rome&io &e ?= a >J alcan6a&a con el martinete &onut /SKem(ton+1H0 Para este caso nuestro tomaremos
C E >
Si bien eisten -actores &e correcci.n (or conce(to &e longitu& &e barras+ &e ciertos estu&ios reali6a&os (or "aniel et al /;>>=+;>>0 se concluy. )ue en el caso &e barras cortas los gol(es secun&arios contribuyen signi-icati2amente a la (enetraci.n &e la cuc,ara normal+ en consecuencia+ la (er&i&a &e energ'a (or re-lei.n &e la on&a &e tracci.n seria contrarresta&o (or el e-ecto &e tales gol(es+ sugirien&o )ue no &ebiera reali6arse &ic,a correcci.n La norma AST "?<<4>= rea-irma &ic,a conclusi.n+ (or tanto "ia6 y Ro&rigue64Roa /;>>G0 recomien&an usar siem(re C R 1 + lo )ue usaremos (ara esta correcci.n
SKem(ton /1H0 estableci. )ue (ara los &i*metros &e (er-oraci.n comnmente utili6a&os en la (r*ctica el 'n&ice &e (enetraci.n no se 2e a-ecta&o+ es &ecir+ C B 1
Antiguamente se traba7aba con liner (ara almacenar la muestra en el mismo instante en )ue era recolecta&a+ m3to&o )ue se ,a cambia&o actualmente (or la recolecci.n en bolsas (l*sticas Para los casos sin liner se recomien&a usar un -actor &e corrector $s 2ariable entre 1+1 a 1+<
9
Figura 4 Factor &e correcci.n (ara cuc,ara con o sin liner !$, <<?4;>1? #saremos $s 1+< C (¿¿ N )
¿
Los suelos y en es(ecial las arenas e(erimentan un aumento &e rigi&e6 con la (ro-un&i&a&+ lo cual se tra&uce en un aumento &el 'n&ice &e (enetraci.n me&i&o / N spt ¿ Si bien eisten 2arias ecuaciones (ara obtener este (ar*metro+ nos regiremos (or la (ro(uesta (or Liao M,itman /1H0:
C N
"on&e Pa : Presi.n atmos-3rica /
1
kg cm
2
1>
T 2
m
√❑
Pa '
v
¿
Por ultimo a mo&o &e eliminar el e-ecto &e la (resi.n &e con-inamiento en la cota en )ue se ,ace el ensayo+ ,ay otro consenso en la necesi&a& &e normali6ar el 'n&ice &e (enetraci.n N 60 + &a&o (or la relaci.n:
( N 1)60 C N N 60
"es&e las (rimeras correlaciones (ro(uestas (or Ter6ag,i y PecK/1?H0 se ,an lle2a&o a cabo 2aria&as (ro(uestas (ara la estimaci.n &e la &ensi&a& relati2a y se basan en el traba7o &e eyer,o/1=G0 )uien obser2o )ue la resistencia a la (enetraci.n se incrementa con el cua&ra&o &e la &ensi&a& relati2a
1
#na &e las correlaciones )ue o-rece me7or a7uste a la e2i&encia e(erimental es la (ro(uesta (or SKem(ton /1H0 (ara arenas normalmente consoli&a&as
DR ( )=
√
¿( N 1 )60 60
"on&e >+; (ara arenas -inas+ 1+>H (ara arenas gruesas y el )ue usaremos 1 (ara arenas con (art'culas &e tama5o me&io
"ebi&o a la &i-iculta& &e etraer muestras no (erturba&as &e suelos arenosos+ la &eterminaci.n &el *ngulo &e -ricci.n interna+ con -recuencia se ,a reali6a&o a (artir &e ensayos triaiales u otros &e laboratorio a muestras recom(acta&as o remol&ea&as+ lo )ue mo&i-ica la estructura real &el suelo+ y no (ermite consi&erar el gra&o &e (re4consoli&aci.n ni la antigNe&a& &el estrato $omo alternati2a se (ue&e estimar el *ngulo &e -ricci.n m*imo en base a las relaciones em('ricas eistentes Las e(resiones m*s usa&as son: (eaK
0,3∗( N 1 )60+ 27 ° PecK/1G?0
(eaK
√ 15,4∗( N 1 )60+ 20 °
aine/;>>10
"e los ensayos &e corte &irecto reali6a&os (or los &istintos gru(os (ara &ensi&a&es ba7a+ me&ia y alta+ se obtu2ieron los siguientes (ar*metros: Ti(o muestra
"ensi&a& Ba7a
$o,esi.n /(a0
<>+G
Es(3cimen
/(eaK0 /K(a0
;>+;
A H+1 B 1+1 "ensi&a& 1>+ +; A 1>> B => Tabla 14 Par*metros resistentes &e suelo (ara ensayos &e corte &irecto
G;+>= 11=+< 1><+H ?<+ 1; ?H+
11
Tabla ;4$orrecion &e SPT
/PRELII!AR 0
-/&ilatancia0
"R ?+?G;;1H S ?<+>= 1 SP =?+1=G= 1;;+H<11H= =;+==?> SP4S <1+G;= 1 +<=;;=> SP4S <=+=G=;;<1 < 1>;+H<; S ?=+GH?G< H 1>?+<;?= S ?+=>=?>; ? S =1+?>==H 11+?=11<; L ?G+<;=>>;1? 1>+;;; ;+G1= SP ?;+=>>><11< H+>+<<;==;;= H=1GG L ;+>1;=< S
"eterminar el *ngulo &e &ilatancia en ca&a uno &e los ensayos reali6a&os El *ngulo &e &ilatancia / 0 es una me&i&a &e &e-ormaci.n unitaria 2ertical res(ecto al &es(la6amiento origina&o (or la &e-ormaci.n angular &el suelo en el instante &el es-uer6o &e corte m*imo
12
∆y ∆x
¿
tan
−1
tan
−1
(− dεvol ) d
¿
− y
"on&e &Q2ol
Ho
y
x Ho
Pero basaremos el c*lculo &el *ngulo &e &ilatancia en -unci.n &e las (en&ientes &e las cur2as &e &e-ormaci.n 2olum3trica 2s &e-ormaci.n &e corte
0.2000
0.1500
0.1000
) m m ( h a t l e D
0.0500
0.0000 0.000
1.0 00
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.00 0
8.000
-0.0500
-0.1000
S!"#$%"& A
S!"#$ %"& B
-0.1500
Strain (%)
@r*-ico 14 "e- V 2s "e- (or corte/&ensi&a& ba7a0
13
0.5000
0.3000
0.1000
) m m ( h a t l e D
0.000
2.000
4.00 0
6.000
8.000
10.000
12 .000
14.000
16.000
18.000
-0.1000
-0.3000
-0.5000
S!"#$%"& A -0.7000
S!"#$ %"& B
Strain (%)
@ra-ico ;4 "e- V 2s "e- (or corte /&ensi&a& me&ia0
0.5000
0.4000
0.3000
) m m ( h a t l e D
0.2000
0.1000
0.0000 0.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
-0.1000
S!"#$%"& A
S!"#$ %"& B
-0.2000
Strain (%)
@ra-ico <4 "e- V 2s "e- corte /&ensi&a& alta0
Ti(o muestra
1
;
1
;
14
"ensi&a& ba7a
A B
;+ 1+?=
<+ 1+G=
4>+>G= 4>+>
4>+>?= 4>+>=
1+G1 ?+G
A B
1+; ?+
;+? H+
4>+1? 44>+<;
4>+>G 4>+?1
<+>;
A B
<+? <+;
=+;= ?+H
>+>= >+>?
>++;1
H+?= +>
g 3
cm
"ensi&a& e&ia g 3
cm
"ensi&a& alta g 3
cm
Tabla ? Angulo &e &ilatancia (ara ensayos &e corte &irecto
"e los gr*-icos y *ngulos (o&emos &escribir una arena suelta con com(artamiento contracti2o (ara las &ensi&a&es ba7as+ (or otro la&o se obtu2o un com(ortamiento caracter'stico &e arenas &ensas (ara los ensayos a &ensi&a& me&ia y alta+ con cur2as contracti2as4&ilatante
Obser2aciones: Se a(recian errores en los ensayos &e corte &irecto )ue a-ectar'an las conclusiones -inales
$onsi&eran&o la (ro-un&i&a& &e 1m en el SPT se a(recia )ue el *ngulo &e -ricci.n obteni&o/
Figura G4 "ensi&a&es relati2as + eyer,o- Figura H4 "ensi&a&es relati2as+ Ter6ag,i et al
"e los &atos obteni&os (ara el ensayo SPT nos &amos cuenta )ue tiene un
Obser2aciones: !otar )ue el *ngulo &e ro6amiento interno &i-iere un (oco &el (ro(uesto (or Ter6agui (ero es ace(table consi&eran&o )ue los 2alores est*n norma&os (ara un ti(o es(ec'-ico &e arena+ en este caso se ensayaron muestras &e arena Biob'o
15
1U Bra7a+ " ;>>H Fun&amentos &e ingenier'a geot3cnica $E!@A@E Learning 3ico ;U Villalobos+ F /;>1?0 Cec*nica &e SuelosD+ E&itorial #$S$+ $once(ci.n
16
