En base a los datos obtenidos de la prueba de penetración estándar SPT (N en golpes/pie), es posible efectuar una evaluación de parámetros efectivos de resistencia C’ y ɸ’ , mediante un método aproximado el cual provee valores estimados que presentan resultados iniciales razonables de mucha utilidad y el cual consiste en realizar correlaciones entre N y ɸ’, obteniéndose una relación entre esfuerzos cortantes y esfuerzos normales efectivos, dado que estas correlaciones se obtuvieron con materiales granulares, para los cuales usualmente C’ = 0.
RESISTENCIA EFECTIVA APROXIMADA CON SPT
El procedimiento para obtener valores aproximados de valores efectivos de resistencia c' y ɸ’ con SPT es el siguiente:
a) Obtener el valor de N (golpes/pie) en campo, con la profundidad respectiva e identificar al tipo de suelo en el cual se hizo el ensayo.
b) Colocar al ensayo la profundidad media entre las dos lecturas de golpes que se usen.
c) Obtener o estimar el valor del peso unitario total de la muestra, preferentemente en el sitio. Esta se puede obtener de la muestra de la cuchara perdida, pero corrigiendo el área por la compresión que sufre la muestra al entrar al muestreador.
d) Obtener lo más fiablemente posible la posición del nivel piezómetrico
e) Calcular el valor de los esfuerzos totales (σ), la presión de poros (uw) y los esfuerzos efectivos (σ’ = σ - uw) para toda la columna de ensayo. Hay que tener en cuenta que el material puede estar saturado y la presión de poros puede ser negativa hasta la altura de capilaridad.
f) El valor de N para Colombia se corrige por confinamiento con la formulación de Cn de SeedIdriss (Marcuson), Cn = 1- K*log Rs, (K=1.41 para Rs<1; K=0.92 para Rs≥1) teniendo cuidado que Cn ≤ 2.
g) Se obtiene el valor de ɸeq’ con la fórmula de Kishida: ɸ'eq = 15 +(12.5 · N145)0.5
h) Se calcula el valor de = σ’ · tan(ɸeq’)
i) Se agrupan los valores de y σ’ por tipos de materiales
j) Se hace la regresión vs σ' para cada tipo de material y se obtienen c' y tanɸ’. Si en la regresión resulta c' < 0, se obliga a la regresión a pasar por cero.
k) Se puede obtener el ɸ’ mínimo de cada material haciendo ɸ’ mínimo = ɸeq’ mínimo
l) Se colocan los resultados en un diagrama c' - tanɸ' y si son materiales del mismo origen geológico, los puntos normalmente se alinean en forma aproximada.
LIMITACIONES
El método indudablemente es aproximado y es útil para estimativos iniciales, pero, en lo posible, debe siempre ser comprobado con otros ensayos preferentemente de laboratorio (corte directo, triaxial, etc.), pues tiene las siguientes importantes limitaciones.
1) El resultado normalmente, pero no siempre, es conservativo (valores de c' y tanɸ’ menores que los reales)
2) El método tiende a subestimar el valor de c', especialmente para materiales arcillosos cohesivos.
3) En materiales granulares pueden resultar valores de c' irreales que son aproximación a una posible envolvente curva (por ejemplo del tipo = A σ’ b)
4) El resultado depende de los valores de σ’, por lo tanto una sobreestimación de los valores de σ’ dará valores de c' y tanɸ’ inferiores y una subestimación de σ’, valores superiores. Esto involucra los valores usados de pesos unitarios, profundidades y presiones de poros.
5) Se ha asumido conservativamente que en Colombia la energía del SPT normalmente es 45%, pero si se hacen calibraciones del equipo usado (p.ej. Villafañe et al, 1997), se debe usar la energía calibrada.
Tomado de : http://www.scg.org.co/wp-content/uploads/ESTIMATIVOS-DE-PARAMETROS-DE-RESISTENCIA-CON-SPT.pdf
ENSAYOS DE SUELOS “IN SITU”
SPT, PRUEBA ESTANDAR, MUESTREADOR DE CUCHARA PARTIDA:
Consiste básicamente en contar el número de golpes (N) que se necesitan para introducir dentro un estrato de suelo, un toma-muestras (cuchara partida) de 45 a 60 cm aproximadamente. De largo, a diferentes profundidades (generalmente con variación de metro en metro). Él toma-muestras es golpeado bajo energía constante, con una maza en caída libre de 140 lb. (33.5 Kg) y una altura de caída de 30 plg. (76,2 cm.). Este ensayo se realiza en depósitos de suelo arenoso y de arcilla blanda; no es recomendable llevarlo a cabo en depósitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daños que podría sufrir el equipo de perforación al introducirlo dentro de dichos estratos.
a) Obtener el valor de N (golpes/pie) en campo, con la profundidad respectiva e identificar al tipo de suelo en el cual se hizo el ensayo.
b) Colocar al ensayo la profundidad media entre las dos lecturas de golpes que se usen.
c) Obtener o estimar el valor del peso unitario total de la muestra, preferentemente en el sitio. Esta se puede obtener de la muestra de la cuchara perdida, pero corrigiendo el área por la compresión que sufre la muestra al entrar al muestreador.
d) Obtener lo más fiablemente posible la posición del nivel piezómetrico
e) Calcular el valor de los esfuerzos totales (σ), la presión de poros (uw) y los esfuerzos efectivos (σ’ = σ - uw) para toda la columna de ensayo. Hay que tener en cuenta que el material puede estar saturado y la presión de poros puede ser negativa hasta la altura de capilaridad.
f) El valor de N para Colombia se corrige por confinamiento con la formulación de Cn de SeedIdriss (Marcuson), Cn = 1- K*log Rs, (K=1.41 para Rs<1; K=0.92 para Rs≥1) teniendo cuidado que Cn ≤ 2.
g) Se obtiene el valor de ɸeq’ con la fórmula de Kishida: ɸ'eq = 15 +(12.5 · N145)0.5
h) Se calcula el valor de = σ’ · tan(ɸeq’)
i) Se agrupan los valores de y σ’ por tipos de materiales
j) Se hace la regresión vs σ' para cada tipo de material y se obtienen c' y tanɸ’. Si en la regresión resulta c' < 0, se obliga a la regresión a pasar por cero.
k) Se puede obtener el ɸ’ mínimo de cada material haciendo ɸ’ mínimo = ɸeq’ mínimo
l) Se colocan los resultados en un diagrama c' - tanɸ' y si son materiales del mismo origen geológico, los puntos normalmente se alinean en forma aproximada.
LIMITACIONES
El método indudablemente es aproximado y es útil para estimativos iniciales, pero, en lo posible, debe siempre ser comprobado con otros ensayos preferentemente de laboratorio (corte directo, triaxial, etc.), pues tiene las siguientes importantes limitaciones.
1) El resultado normalmente, pero no siempre, es conservativo (valores de c' y tanɸ’ menores que los reales)
2) El método tiende a subestimar el valor de c', especialmente para materiales arcillosos cohesivos.
3) En materiales granulares pueden resultar valores de c' irreales que son aproximación a una posible envolvente curva (por ejemplo del tipo = A σ’ b)
4) El resultado depende de los valores de σ’, por lo tanto una sobreestimación de los valores de σ’ dará valores de c' y tanɸ’ inferiores y una subestimación de σ’, valores superiores. Esto involucra los valores usados de pesos unitarios, profundidades y presiones de poros.
5) Se ha asumido conservativamente que en Colombia la energía del SPT normalmente es 45%, pero si se hacen calibraciones del equipo usado (p.ej. Villafañe et al, 1997), se debe usar la energía calibrada.
Tomado de : http://www.scg.org.co/wp-content/uploads/ESTIMATIVOS-DE-PARAMETROS-DE-RESISTENCIA-CON-SPT.pdf
ENSAYOS DE SUELOS “IN SITU”
SPT, PRUEBA ESTANDAR, MUESTREADOR DE CUCHARA PARTIDA:
Consiste básicamente en contar el número de golpes (N) que se necesitan para introducir dentro un estrato de suelo, un toma-muestras (cuchara partida) de 45 a 60 cm aproximadamente. De largo, a diferentes profundidades (generalmente con variación de metro en metro). Él toma-muestras es golpeado bajo energía constante, con una maza en caída libre de 140 lb. (33.5 Kg) y una altura de caída de 30 plg. (76,2 cm.). Este ensayo se realiza en depósitos de suelo arenoso y de arcilla blanda; no es recomendable llevarlo a cabo en depósitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daños que podría sufrir el equipo de perforación al introducirlo dentro de dichos estratos.
Equipos. Los equipos a utilizar son los siguientes:
- Pesa de 140lb, con una altura de caída de 30 plg.
- Barras y brazos de perforación
- Muestreador o tubo partido con las siguientes dimensiones: largo: 50cm, diámetro exterior: 51mm, diámetro interior: 35mm
- Peso total: 16lb
- Trípode de carga
- Flexómetro
- Parafina sellante
- Fundas de plástico
- Tarjetas de identificación.
MARCO TEÓRICO
6.2.1 Ensayo SPT torque.
6.2.2.1 Historia. El SPT-T fue propuesto por Ranzini en 1988. Esta prueba se llevó a cabo mediante el ensayo SPT, estandarizado por la Asociación Brasileña de Normas Técnicas (NBR 6484/80), se aplica la rotación de la varilla de toma demuestras con la ayuda de una llave de torsión. Durante la rotación, la lectura tiene el esfuerzo máximo requerido para romper la adhesión entre el suelo y la toma de muestras, lo que permite obtener la fricción 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 50 kg reemplazando así el sistema para la obtención de la muestra de suelo por la perforación con agua. A principios de 1940, esta prueba fue introducida en Brasil por Sr. Odair Grillo el año 1945 con el Ing. Milton Vargas presentaron el trabajo sobre: “La exploración subterránea para los fines de Estudios de Fundaciones”. La falta de estandarización condujo a la aparición de diversos equipos, así fueron adoptados como procedimientos diferentes. Estos hechos causaron una gran diversidad de resultados, por lo que es difícil correlacionar los resultados de SPT con otros parámetros de prueba. Por lo tanto la sonda aprobó un período de descrédito.
Ranzini propone una ligera modificación en el procedimiento normal en la dinámica de la prueba de penetración estándar (SPT), para obtener un valor de fricción lateral. De hecho no sería un cambio, pero si una pequeña continuación del juicio hasta su finalización, sin cambiar en nada el procedimiento para obtener el índice de resistencia a la penetración N. Además considera una variación en el esfuerzo cortante lineal desde cero al centro de la base de la toma de muestras, hasta una tensión máxima en la superficie lateral cilíndrica, a través del paso vástago cónico de la zapata de corte, sin tener en cuenta la diferencia entre la fricción interna del suelo y las paredes laterales del resto de la superficie. Esta fórmula se corrigió después de seis años por Ranzini.
Después de prensar el extremo de la toma de muestras para facilitar su eliminación, el operador por lo general debe aplicar un esfuerzo de torsión a la varilla con una llave inglesa. Según Manzini, el operador podría usar una llave de torsión, que proporcionan una medida del momento de torsión máximo necesario; para el giro de la toma de muestras el valor podría ser utilizado, por ejemplo, en la evaluación la tensión lateral estimado en estacas a través de la fricción desarrollada en el sistema de suelomuestreador.
Basándose en su experiencia, Smith enumeró algunas ventajas y limitaciones de SPT-T.
Ventajas:
- Medición simultánea de estática, resistencia a T y la medición dinámica N.
- La evaluación del valor N.
- No hay necesidad de cargar la reacción o anclaje temporal, facilitando la ejecución.
- Mayor similitud con la condición al aplicar un movimiento de corte en el suelo.
Limitaciones:
-Causa torsión de varillas.
- Requiere mucho esfuerzo físico por parte de los operadores cuando se ejecuta en suelos que ofrecen mayor resistencia.
- Aumenta el tiempo de prueba, dependiendo de la resistencia ofrecida por el suelo. Sin embargo, en los ensayos realizados en este estudio, el momento de la adición al esfuerzo de torsión medido fue de uno a dos minutos, mientras que se encuentra en desacuerdo con la declaración Soares (1999). Por otro lado, se sabe que las pruebas eléctricas como CPT son mucho más rápidos, mientras que un SPT-T toma un día entero para hacer una muestra de quince metros, el CPT tarda alrededor de dos horas.
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