SPT2

16/10/2017
Segundo Taller Nacional de Laboratorios de Mecánica de Suelos
Cochabamba, Bolivia
Ensayo de Penetración Estándar (SPT)
12 de octubre de 2017
08:00 ROUND ROBIN TEST - Ejecución de ensayos SPT en el
área asignada dentro del Campus de la Universidad Mayor de San
Simón. Participan los laboratorios registrados a esta modalidad .
Organizan:
13 de octubre de 2017
09:00
10:30
PhD Fernando Schnaid
11:00
Universidad de Río Grande do Sul 12:00
Porto Alegre, Brasil
15:00
16:00
16:30
20:00
Sesión 1: Revisión de conceptos base
Refrigerio
Sesión 2: Diagnóstico nacional
Almuerzo express
Demostración en campo: equipo manual
Refrigerio
Demostración en campo: equipo automático
Cena de bienvenida
14 de octubre de 2017
PhD Juan Carlos Rojas
Universidad San Francisco Xavier
Sucre, Bolivia
09:00
10:30
11:00
12:00
15:00
16:30
17:00
18:00
Sesión 3: Procesamiento de datos
Refrigerio
Sesión 4: Comparación con otros ensayos
Almuerzo express
Sesión 5: Cálculo de capacidad portante
Refrigerio
Sesión 6: Análisis de datos de comparación
Clausura
Laboratorio de Geotecnia
Universidad Mayor de San Simón
Lugar : Sociedad de Ingenieros de Bolivia, calle Alcides Arguedas 448, Cochabamba, Bolivia
Informes e inscripciones: [email protected]
Cimiento corrido
 = 20°
c = 23.8 kPa
154 kPa  deformación plástica contenida (elasto-plástico)
320 kPa  el suelo bajo la zapata está plastificado
458 kPa  flujo plástico inminente  Colapso plástico o colapso
Chen ( 1997)
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Método del análisis límite
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
16/10/2017
Ecuación general de capacidad portante



Factores de Capacidad Portante:
N   2  N q  1  tan 
N c  N q  1  cot  Prandtl (1921)


N q  e tan  tan 2  45   Reissner (1924)
2

Das (2001); Bond and Harris (2008)
N   N q  1  tan 1.4 
N   1.5  N q  1  tan 
N   2  N q  1  tan 
Vesic (1973)
Meyerhof (1963)
USA
Hansen (1970)
Europa
Chen (1975)
Eurocode 7
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
1
qu  cN c sc d cic  q N q sq d qiq   BN  s d i
2
16/10/2017
Capacidad portante última
1
qu  cN c sc d cic  q N q sq d qiq   BN  s d i
2
- Parámetros de resistencia al corte
- Densidad del suelo
- Los parámetros de deformación
- La posición del nivel freático
- La historia de esfuerzos
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Propiedades mecánicas del suelo
Características físicas de la fundación
- Geometría de la fundación
- Profundidad de fundación
- Rugosidad de la fundación
CASO I: 0 ≤ D < Df
CASO II: Dw = Df
Das (2001)
q  D1  D2  sat   w 

 '   sat   w 

q    Df

 '   sat   w 

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Corrección por nivel freático
16/10/2017
q    Df
CASO III: D ≤ B
CASO IV: D > B
 av 

1
D   ' B  D 
B
q    Df

 av  


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Corrección por nivel freático
Das (2001)
Capacidad portante última, segura y admisible
 La capacidad portante última, qu, es el valor de carga a la cual el suelo falla por corte.
en exceso de la presión causada por el suelo que rodea la
fundación en el nivel de cimentación.
 La capacidad portante segura, qs, es la intensidad de la
presión aplicada que el suelo puedo soportar de una manera
segura sin riesgo de falla por corte, independientemente del
asentamiento que pueda generar.
La capacidad portante admisible (de diseño), qadm, es la presión
aplicada admisible tomando en cuenta tanto la resistencia al
esfuerzo cortante como el asentamiento generado.
qu neta   qu   D f
qs ( Bruta ) 
qs ( neta ) 
qu neta 
FS
  Df
qu neta 
FS
El menor valor entre:
qadm diseño   qs
qadm diseño   qasentamiento admisible
Simons and Menzies ( 1975)
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 La capacidad portante última neta, qu(neta), es la presión última
16/10/2017
Tipo de obra
Factor de Seguridad
Obras de tierra
1.3 – 1.5
Estructuras de contención,
excavaciones.
1.5 – 2.0
Fundaciones
2.0 – 3.0
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Valores de Factores de Seguridad Totales
Resistencia al esfuerzo cortante:
Parámetros drenados y no drenados
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Coduto(1994)
16/10/2017
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Suelos drenados y no drenados (velocidad de aplicación de carga “normal”)
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Criterios de falla idealizados
Barnes (2010)
’cr =25.4°
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16/10/2017
Arcilla magra con arena
(no disturbadas)
Diámetro de muestra = 50 mm
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16/10/2017
ASTM D 2166 - Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil
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16/10/2017
Valores de parámetros de resistencia al corte
Look (2007)
Limitaciones del ensayo SPT
E050 Suelos y Cimentaciones
Norma Peruana
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Aplicación y limitaciones del ensayo SPT
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
16/10/2017
16/10/2017
EN 1997-2 Ground investigation and testing
– Eurocode 7
( Bond and Harris, 2008)
Un ejemplo simple ayudará…
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J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Aplicación y limitaciones del ensayo SPT
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0.5 %
84.0 %
9998 Ton
Velloso & Lopes (2011)
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16/10/2017
15.5 %
8395 Ton
50 Ton
1553 Ton
16/10/2017
Factor de seguridad mínimo para zapatas
Factor de Seguridad
Exploración del suelo
Completa Limitada
A
Puentes ferroviarios,
almacenes, muros de
retención hidráulica,
silos.
Cargas máximas de diseño
próximas a ocurrir a menudo
con consecuencias de falla
desastrosas.
3.0
4.0
B
Edificios públicos e
industriales, puentes
carreteros.
Cargas máximas de diseño pueden
ocurrir ocasionalmente con
consecuencias de falla serias.
2.5
3.5
C
Edificios de oficinas y
apartamentos.
2.0
3.0
Cargas máximas de diseño
improbables de ocurrir.
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Categoría Estructuras típicas Características
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Coduto(1994)
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www.grainfeedseed.com
16/10/2017
16/10/2017
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Elevador de Grano Transcona (1913)
Blatz and Skaftfeld (2003)
195’ = 59.4 m
Área = 1395 m2
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
77’ = 23.5 m
16/10/2017
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Elevador de Grano Transcona (1913)
Blatz and Skaftfeld (2003)
Peso de la estructura = 20.000 ton
Peso del grano = 26.000 ton
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Peso total = 46.000 ton
16/10/2017
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Elevador de Grano Transcona (1913)
Blatz and Skaftfeld (2003)
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Elevador de Grano Transcona (1913)
Blatz and Skaftfeld (2003)
16/10/2017
Peso de la estructura = 20.000 ton
Peso del grano = 26.000 ton
Peso total = 46.000 ton
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Carga Bruta= 46000 ton / 1395 m2 = 323.5 kPa
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
ULS – Falla por resistencia al
esfuerzo cortante
Blatz and Skaftfeld (2003)
qu  N c cu    D f
qu  5.14 cu    D f
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
16/10/2017
Whitlow ( 1994); Das (1999)
Peso de la estructura = 20.000 ton
Peso del grano = 26.000 ton
Peso total = 46.000 ton
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Carga Bruta= 46000 ton / 1395 m2 = 323.5 kPa
Peso unitario
18.85 kN/m3
Df = 3.66 m
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
16/10/2017
16/10/2017
qu  5.14  49.9  18.85  3.66
𝑐 = 60.5 𝑘𝑃𝑎
𝑐 = 49.9 𝑘𝑃𝑎
qu  325 kPa
𝑐 = 34.9 𝑘𝑃𝑎
𝐹𝑆 =
𝑅𝑜𝑐𝑎 𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒
𝑅𝑜𝑐𝑎 𝑚𝑎𝑑𝑟𝑒
𝑞
𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
Carga bruta= 323.5 kPa
𝐹𝑆 =
325
=1
324
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
qu  N c cu    D f
Nivel original del terreno
OCR = 7.0
OCR = 3.0
OCR = 1.1
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Nivel freático
16/10/2017
Nivel original del terreno
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Nivel freático
Nivel original del terreno
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Nivel freático
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
16/10/2017
16/10/2017
𝐹𝑆 =
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑎
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎
Blatz and Skaftfeld (2003)
J.C. Rojas Vidovic, PhD – [email protected]
Transcona Grain Elevator, 1913