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8/18/2019 Unidad 1 Clase 3 CPT y Otros
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EXPLORACIÓN DESUELOS
Ensayos de penetración
Repaso clase anterior
(N)60
Dr(%) consistency
0-4 0-15 very loose
4-10 15-35 loose
10-30 35-65 medium
30-50 65-85 dense
>50 85-100 very dense
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Cone Penetration Test
Ensayo CPT
Definición
El ensayo de penetraciónde cono (CPT), se conoceoriginalmente como laprueba de penetración concono holandés.
En su versión original uncono de 60°con área ensu base de 10cm2 eraempujado en el terreno auna tasa constante deaproximadamente 20mm/sy se medía la resistencia ala penetración (llamadaresistencia de punta).
60°
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Resistencia de cono qc Actualmente los
penetrómetros decono miden: La resistencia de
cono (qc) a lapenetracióndesarrollada por elcono, que es igual ala fuerza aplicada alcono dividida entresu área horizontalproyectada.
Resistencia por fricción fc
La resistencia porfricción (fc), que es laresistencia medida porun manguito situadoarriba del cono con el
suelo local rodeándoloy que es igual a lafuerza vertical aplicadaal manguito divididaentre su áreasuperficial, en realidades la suma de lafricción y la adhesión.
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Manual de Carreteras Volumen N°2. 2.503.205 Ensayo de Cono Dinámico.
El ensayo de cono dinámico, que consiste en el hincadocontrolado de un cono mediante golpes de una masa depeso determinado, que cae libremente de una alturapreestablecida, es usado para tener una idea cualitativa dela compacidad o consistencia de un suelo, o paraextrapolar en forma confiable la información que puedaobtenerse de un sondaje convencional.
Es frecuente realizar estos ensayos que son similares alde la cuchara normal (SPT), pero con conos de 50 mm dediámetro y un ángulo de 60°en la punta, seguido por uncilindro o fuste del mismo diámetro y 10 mm de altura,contabilizando el número de golpes necesarios para hincarel cono en 30 cm. La masa es de 140 lbs de peso y caelibremente desde 75 cm de altura. El registro que se lleva
es de carácter continuo. Es conveniente, en la mayoría de los casos, calibrar este
ensayo con el ensayo de penetración estándar, definidopor la norma AASHTO T206, realizando, en un puntoconvenientemente elegido de manera tal que searepresentativo del conjunto, un ensayo de penetración concono tan cerca como sea posible de un ensayo depenetración estándar. En general este procedimientopermite establecer correlaciones de relativa confiabilidad.
Static Cone Penetration Test
La razón de fricción es larelación entre la resistencia ala fricción y la resistencia decono expresada enporcentaje y que puede tomarvalores de entre 0 y 10 %.
La sección es
de 10 cm2
Resistencia
de cono (qc)
Resistencia ala fricción(fc)
Razón de fricción, fR =fcqc
× 100 %
Normalmente 0 ———— 10%.
granulargranular cohesivocohesivo
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SCPT Mecánico La punta del instrumento está
conectada a un conjunto debarras internas. La punta esprimero empujadaaproximadamente 40mm,dando la resistencia de cono.Con un empuje adicional, lapunta acciona el manguito defricción. Conforme la barrainterior avanza, la fuerza dela barra es igual a la suma dela fuerza vertical sobre elcono y el manguito. Restandola fuerza sobre el cono seobtiene la resistencia lateral.
SCPT Eléctrico
En este instrumentola punta está unida aun grupo de barras deacero. La punta seempuja en el terreno
a razón de 20mm/s.Los alambres de lostransductores sepasan por el centrode las varillas y midenen forma continua lasresistencias de conoy lateral
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Piezcone CPTU Es un modelo moderno
de CPT que permitemedir también la presiónde poros.
Diferentes posiciones de los piezómetros
Diversos Modelos del equipo
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Metodología
Recolección de datos
Penetración a 2 cm/s
Sand
Clay
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Correlaciones SCPT
E = 2.5-3.5 q c
En Arcillas En Arenas
k
vocu
N
qc
σ −=
Resistencia al corte nodrenada.El factor Nk varía según el tipo decono (15-20). Es necesarioverificar el manual del fabricantepara calibrar el equipo.
Módulo de Elasticidad
Para suelos granulares qc /N
qc en kg/cm2 (1 kg/cm2 = 98.07 kPa)
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φ ’ para suelos granularesPeck et al. (1974) SPT Meyerhof (1976) SCPT
φ ’ φ ’
VST, DMT, PMT
Otros Ensayos
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Agunos tipos de ensayos normalmente utilizados
Ensayos in-situpara lacaracterizacióngeotécnica desuelos.
Veleta de Corte VST
Procedimientogeneral para elensayo de veletaen suelosgranulares finos.(Nota: interpretaciónde la resistencia nodrenada mostrada esespecíficamente parala veleta rectangularestándar con H/D=2).
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VST
Selección de hojas de la veleta decorte, marco de carga y dispositivode torque.
Veleta de Corte VST
Geometría de laveleta con hojasterminadas en punta
y de formarectangular.
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Veleta de Corte VST
Resultados ilustrativos para el VSTs realizados en el fango de la bahía deSan Francisco muestran un perfil de a) resistencia máxima y remoldeada.
Veleta de Corte VST
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Dilatómetro DMT
oSin sondaje se hacepenetrar a través debarras para obtenerinformación de ladeformción lateral delsuelo.
oSe obtiene la curvacarga deformaciónlateral.oEn chile por elmomento no existeeste ensayo.
Dilatómetro DMT
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Dilatómetro DMT
Dilatómetro DMT
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Ensayo Presiométrico PMT•Perforación rigurosaen términos dediámetro.•Funciona por presiónque se aplica pormedio de las barras.•En los extremostiene topes que no seenzanchan.•Ensayo muy
difundido por Menard(francés), y requieretodavía unacalibración para lossuelos chilenos.
Ensayo presiométrico (PMT)
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Ensayo presiométrico (PMT)
Costos v/s Exactitud
DCPT
SPTSCPT
PMT
Costo relativo por ensayo
E x a c t i t u d
r e l a
t i v a
d e l e n s a y o
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Evaluación de los ensayos in-situ.
Exploración Geofísica
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Refracción sísmica En estos métodos se mide
el tiempo de propagaciónde las ondas elásticas,transcurrido entre un sitiodonde se generan ondassísmicas y la llegada deéstas a diferentes puntosde observación.
Para esto se disponen unaserie de sensores enlínea recta a distanciasconocidas, formando loque se conoce comotendido sísmico o líneade refracción – o reflexión- sísmica.
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Ondas sísmicas
Onda P (de mayor interés)
Longitudinal, primaraia oonda de compresión.
Las partículas del materialoscilan al rededor de undeterminado punto en la
dirección de la propagaciónde la onda medianteesfuerzos compresivos ydilatantes
Onda S
Transversales, secundariasu ondas de corte.
El movimiento de laspartículas es perpendiculara la dirección depropagación de la onda
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Refracción sísmica
Travel Length Travel Time
Refracción sísmica: Interpretación
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Velocidades de onda en suelo y roca
Método de la resistividad eléctrica
La resistividad eléctrica de cualquiermaterial conductor que tenga unalongitud L y un área A de seccióntransversal se define como:
ρ= RA/L [ohm-metro]
R: resistencia éléctrica
La resistividad de diferentes suelosdepende principalmente delcontenido de agua y de laconcentración de iones disueltos. Las arcillas saturadas tienen una
resistividad muy baja Los suelos y rocas secos tienen una
resistividad alta.
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Método de la Resistividad eléctrica
Se utilizan cuatroelectrodos hincados en elsuelo y espaciadouniformemente a lo largode una líena recta.
Método Wenner: Los dos electrodos
exteriores se usan paraenviar una corrienteeléctrica I al terreno
La corriente eléctrica varíaentre 50 y 100miliamperios.
La caida de voltaje V, semide entre los doselectrodos interiores.
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Este método es particularmente útil en lalocalización de depósitos de grava dentrode un suelo de grano fino
Bibliografía Unidad 1
Braja M. Das. Principios deIngeniería de cimentaciones. Ed.Thompson. Capítulo 2.8 – 2.20
Clyton C.R.I., Matthews M.C. andSimons N.E. Site Investigation .Chapter 9.
Peck.