ENSAYOS “In – situ”

ENSAYOS ““In
In – situ
”
situ”
Elaborado por :
JAIME SUAREZ DIAZ
BUCARAMANGA - COLOMBIA
ENSAYOS
ENSAYOS IN
IN SITU
SITU
-CORTE DIRECTO DE CAMPO
-CORTE EN SONDEO
-SPT
-CPT
- PRESUROMETRO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
-VELETA
"In
-Situ"
"In-Situ"
Del lat
ín : En el sitio
latín
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Por qu
é realizar ensayos ““in
in situ
” ?
qué
situ”
ENSAYOS “in situ”
„
„
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
Perforación y muestreo
Ensayos “in situ”
o Ensayo de penetración estandar (SPT)
o Ensayo de penetración de cono (CPT + CPTu)
o Dilatómetro de placa plana (DMT)
o Presurómetro (PMT)
o Corte en veleta (VST)
Métodos geofísicos
o Ondas sísmicas (P-, S-, R-waves)
o Electromagnéticas (radar, resistividad)
ENSAYOS “in situ” PARA SUELOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
EQUIPOS AUTOPROPULSADOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
EQUIPOS TODO-TERRENO
EQUIPOS SOBRE ORUGAS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR
(SPT)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Muestreador de
tubo partido
ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR
(SPT)
El ensayo “in situ” más común en el mundo
„
1902 - Coronel Gow de Raymond Pile Co.
„
Muestreador cilíndrico partido
„
Norma ASTM D 1586
„
„
Martillo (140-lbs cae 30 pulgadas) (63.5-kg cae
0.76 metros)
Tres incrementos de 6 pulgadas; Suma de los dos
últimos incrementos = "N" (golpes/pié)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR
(SPT)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR
Ventajas
„
„
„
„
Se obtiene suelo y
un número
Sencillo y de bajo
costo
Funciona en muchos
tipos de suelo
Se puede utilizar en
rocas blandas
Disponible en todo
el mundo
„
„
„
„
„
Se obtiene suelo y
un número
Muestra alterada
(Solo para
caraterización)
Número muy crudo
para el análisis
No aplicable en
arcillas blandas y
limos
Variabilidad e
incertidumbre
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
Desventajas
PENETROMETRO DE CONO (CPT)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO CON PENETROMETRO DE CONO (CPT)
Cono metálico electrónico - punta de aprox. 60°
Norma ASTM D 5778
Empuje hidráulico a 20 mm/s
No se obtienen muestras
Medición continua de esfuerzos
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
CPT (ASTM D 5778)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
VEHICULO PARA CPT
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
25 TONELADAS DE PESO
VEHICULOS CPT
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
CPT DE FRICCION ELECTRONICA
qT (MPa)
2
4
6
8
0
0
2
2
4
4
6
6
8
8
10
12
Depth (m)
0
10
12
14
14
16
16
18
18
20
20
100
200
300
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Depth (m)
0
fS (kPa)
PIEZOCONO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Mide la presión de poros en la punta
TIPOS DE PENETROMETRO CPT
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO CPT
Ventajas
„
„
„
„
Perfiles continuos
rápidamente
Varios perfiles por dia
Los resultados no
dependen del operador
Muy buena base
teórica
Muy bueno para suelos
blandos
„
„
„
„
„
Alta inversión de
capital
Se requieren
operadores muy
capacitados
Elementos
electrónicos se dañan
y descalibran
No toma muestras de
suelo
No es apto para suelos
gravosos o con
bloques
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
Desventajas
PIEZOCONO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
GEO-ESTRATIGRAFIA CON PIEZOCONO
qt (MPa)
10
20
30
40
50
0
100
200
u2 (kPa)
300
0
400
0
0
0
5
5
5
10
10
10
15
15
15
20
20
20
25
25
25
30
30
30
35
35
35
40
40
40
100
200
300
400
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Depth (m)
0
fs (kPa)
INTERPRETACION
qt (MPa)
0
0
10
20
30
fs (kPa)
40
50
0
0
100
200
u2 (kPa)
300
0
400
1000
2000
3000
0
Clayey Silt
5
5
5
10
10
10
15
15
15
20
20
20
25
25
25
30
30
30
35
35
35
Clean
Sand
Clay
40
40
40
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Depth (m)
Sand
CPT EN UN ESQUISTO METEORIZADO
23
34
71
56
67
50/6"
50/2"
50/3"
SPT-N
(bpf)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
34
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
PIEZOCONO DE DOS ELEMENTOS
PIEZOCONO DE TRES ELEMENTOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
(Norwegian Institute of Technology)
PIEZOCONO DE CUATRO ELEMENTOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
(Oxford University)
MEMOCONO (Sistema sin cables)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Chip de memoria en el penetrómetro,el cual se
sincroniza con la unidad superficial de lectura.
CONO AUDIO-ACUSTICO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Envía la señal a traves del tubo
VARIEDAD DE PIEZOCONOS
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYOS
ENSAYOS DE
DE
VELETA
VELETA
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE VELETA (VST)
„ Norma ASTM D 2573
„
Dentro de un sondeo o en superficie
Cuchillo de 4 lados se entierra en limos y arcillas
para medir
„
suv (pico) = Resistencia pico No drenada
ƒ
suv (remoldeada) = Resistencia remoldeada (después de 10
revoluciones)
ƒ
Sensitividad, St = suv(pico)/suv (remoldeada)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ƒ
ENSAYO DE CORTE EN VELETA (VST)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
EQUIPOS PARA
ENSAYO DE VELETA
Veleta McClelland
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Veleta escandinava
EQUIPOS PARA ENSAYO DE VELETA
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE VELETA
Ventajas
„
„
„
Permite obtener la
resistencia no drenada
de arcillas
Equipo y ensayos muy
sencillos
Permite medir la
sensitividad in situ
Hay mucha experiencia
con su uso
„
„
„
„
Su uso se limita a
arcillas y limos con
suv < 200 kPa
Es lento y se gasta
mucho tiempo
Requiere de
correlaciones
empíricas
El resultado es
afectado por lentes
de arena
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
Desventajas
T = Torque medido
12 T
suv =
π D 2 [( D / cos iT ) + ( D / cos iB ) + 6 H ]
iT
iB
Ancho D
Resistencia no drenada en el
ensayo de veleta
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
AlturaH
Valores de suv con veletas de H/D
=2
Rectangular
6T
T
suv =
= 0.273 3
3
7π D
D
T
suv = 0.265 3
D
Geonor
T
suv = 0.257 3
D
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Nilcon
RESULTADOS DE ENSAYO DE VELETA
Sensitivity, St
Vane Strength, suv (kPa)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
0
0
Peak
5
5
10
15
20
Depth (meters)
Depth (meters)
Remolded
10
15
20
25
25
30
30
1
2
3
4
5
RESISTENCIA MOVILIZADA: τmob = µRsuv
Factor de corrección (Chandler, 1988)
tf = time to failure (minutes)
0.9
10
0.8
100
0.7
103
Correction for
Embankments Under
0.6
104
Normal Rates of
Construction
0.5
0
20
40
60
80
Plasticity Index, PI (%)
100
120
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Vane Correction Factor, µR
1
VELETA DE CAMPO
„
„
„
„
VELETA DE LABORATORIO
ASTM D 4648
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
Nilcon (mecanica)
Geonor (mecanica)
A.P. vanden Berg
Geotech AB (electroveleta)
Envi (memoveleta)
DILATOMETRO PLANO DE MARCHETTI
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
DILATOMETRO DE CUCHILLA PLANA
„
Se entierra una cuchilla de acero a intervalos de
20-cm .Sin sondeo
Inventado por Marchetti (1980).
„
Cuchilla con angulo de 18o .
„
„
Se infla una membrana de acero flexible
utilizando gas nitrógeno
Se toman dos medidas de presión (A and B) en
aprox. un minuto.
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
ENSAYO DE DILATOMETRO
(DMT)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE DILATOMETRO (DMT)
Ventajas
„
„
„
Equipo simple y
robusto
„
Sin influencia del
operador
Rápido y económico
Derivación teórica del
módulo elástico, la
resistencia y la historia
de esfuerzos.
„
„
Dificil de penetrar
en materiales
densos y duros
Funciona con base
en correlaciones
Necesita calibración
para la geología
local
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
Desventajas
ENSAYO DE DILATOMETRO PLANO
„
„
„
LECTURAS: Presión de contacto "A" y Presión de
expansión "B" a diferentes profundidades
CORRECCIONES PARA RIGIDEZ DE LA
MEMBRANA EN EL AIRE :
p0 ≈ A + ∆ A
p1 = B -∆B
INDICES DMT :
ƒ ID = Indice de material = (p1-po)/(po-uo)
ƒ ED = Módulo de dilatómetro = 34.7(p1-po)
ƒ KD = Indice de esfuerzo horizontal =(po-uo)/σvo’
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
„
CALIBRACION: ∆A, ∆B
RESULTADOS DE ENSAYOS DMT
0
0
0
2
2
2
2
4
4
4
4
6
6
6
6
8
8
8
8
10
10
10
10
12
12
12
12
14
14
14
16
16
Depth (meters)
0
Po
P1
14
Clay
16
Silt
16
0
500
1000 1500
Pressure (kPa)
0
1
10
Material Index ID
0
200
400
600
800
Modulus ED (atm)
0
5
10
15
Horiz. Index KD
SISTEMA DMT COMPUTARIZADO
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
ENSAYO DE PRESUROMETRO (PMT)
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
5
5
4
4
Pressure (tsf)
Pressure (tsf)
ENSAYO DE PRESUROMETRO (PMT)
3
2
3
2
1
1
0
0
0
100
200
300
400
Volume Change (cc)
500
600
0
10
20
30
Creep (cc/min)
40
50
PRESUROMETRO PARA PERFORACION
PRE-EXCAVADA
Celda
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ
Panel
PRESUROMETRO AUTO-PERFORADOR
Profesor Jean Benoit
ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ