XVI Seminario Venezolano de Geotecnia Calamidades Geotécnicas Urbanas con Visión al Siglo XXI
Determinación de la forma espectral tipificada del terreno, de acuerdo con la Norma Venezolana Covenin 1756-98. Pietro De Marco Z. Universidad Central de Venezuela Email:
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RESUMEN Se presentan las correcciones que deben aplicarse a los índices de penetración (NSPT ) de campo, de acuerdo con el Procedimiento Internacional de Referencia (IRTP), con el fin de obtener los valores de (N1)60, requeridos para la interpretación de la forma espectral del subsuelo, en concordancia con la nueva Norma para Edificaciones Sismorresistentes COVENIN 1756-1998. Se deduce el valor del factor de corrección (C) por el cual deben ser afectados los índices de campo, para referirlos a una energía del 60%, considerando la energía incidente neta (Ei) para Venezuela. Así mismo, se propone una expresión simplificada para determinar el (CN), que considera el efecto de confinamiento. Se adapta la TABLA 5.1 de la Norma, correlacionando los perfiles típicos y factores de corrección (ϕ), con los valores de (N1)60. Finalmente, se discuten las dificultades y limitaciones para la interpretación de las formas espectrales, en el ámbito de la práctica comúnmente utilizada en Venezuela para la ejecución del Ensayo de Penetración Normal, planteando los cambios que deberían ser implementados para solventar estos inconvenientes.
1. INTRODUCCIÓN Con la aprobación de la norma Covenin 1756-98, EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES, el ingeniero geotécnico Venezolano tiene la obligación y responsabilidad de definir dentro de los alcances del estudio geotécnico para Edificaciones, la respuesta dinámica de los terrenos de fundación, clasificándolos de acuerdo con las formas espectrales tipificadas, presentadas en el capitulo 5 de la Norma y que se reproducen en el desarrollo de este artículo. La selección de la forma espectral del perfil del subsuelo de fundación y del factor de corrección del coeficiente de aceleración horizontal (ϕ), dependen básicamente de la
velocidad promedio de las ondas de corte en el perfil geotécnico, por lo que la Norma recomienda la realización de ensayos sismoelásticos en sitio, para conocer la velocidad de transmisión de las ondas de corte para cada estrato particular. Alternativamente, presenta con fines orientativos, los valores característicos para la velocidad de propagación de las ondas de corte y su relación con los parámetros generalmente incluidos en los estudios geotécnicos convencionales (Indice de resistencia a la penetración SPT y resistencia al corte no drenada). En concordancia con el estado actual de conocimientos sobre el Ensayo de Penetración Estándar (SPT), el índice de penetración utilizado en las correlaciones presentadas, corresponde al número de golpes SPT corregido por confinamiento y eficiencia energética del equipo, denominado N1(60). El objetivo principal de este artículo es presentar en una forma simplificada, como obtener el valor del factor de corrección (C) por el cual deben ser afectados los índices de campo, para referirlos a una energía de entrega del 60%, considerando la energía incidente neta (Ei) para Venezuela y de acuerdo con el Procedimiento Internacional de Referencia (IRTP,1988). Para completar la corrección en materiales granulares, se propone una expresión simplificada para determinar el (CN), que considera el efecto de la presión de confinamiento, en la resistencia a la penetración. En el desarrollo del trabajo se plantean y discuten, las dificultades en la interpretación de las formas espectrales, debido a las limitaciones que se presentan para obtener los parámetros elásticos exigidos y para alcanzar las profundidades de exploración necesarias para clasificar el perfil del subsuelo según la tipología presentada en la tabla 5.1 de la Norma.
2. ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR SPT A manera de resumen y como recordatorio, se presentan a continuación algunas de las consideraciones básicas del ensayo de penetración estándar. El SPT determina la resistencia que ofrece el suelo (en el fondo de una perforación) a la penetración de un muestreador circular de acero, que a la vez, permite recuperar una muestra perturbada para fines básicamente de identificación. La resistencia a la penetración puede ser relacionada con las características y variables del terreno, principalmente en suelos granulares y arcillas saturadas. El fundamento del ensayo consiste en dejar caer un martillo de 63.5 Kg de peso sobre una cabeza de hinca, desde una altura de 76 cm. El número de golpes necesario para lograr la penetración de 30 cm del muestreador (luego de su descenso por gravedad e hinca de 15 cm para apoyo) se reporta como resistencia la penetracion NSPT. El izado del martillo típicamente se realiza mediante un mecate de yute (7/8”), con dos vueltas alrededor del tambor del malacate, con una rata máxima de aplicación de 30 golpes por minuto, es decir, un golpe cada 2 seg.
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El extremo superior del sacamuestras (cuchara partida) que sirve de acople a barras, debe tener una válvula sin retorno, con agujeros de alivio para expulsar aire o agua que pueda entrar al sistema. La válvula debe proporcionar un sello o barrera para que el agua no afecte a la muestra durante el alzado del muestreador. La perforación debe estar limpia antes de realizar el ensayo y la prueba se realiza en suelo no disturbado, en el fondo del sondeo. Si se usa agua para el avance y limpieza, debe utilizarse un sistema que permita la descarga lateral del fluido de perforación, por lo menos 10 cm por encima del extremo (punta) del útil cortante. No debe permitirse la mala práctica de inyectar agua a través del muestreador (eliminando la válvula superior) y tomar la muestra inmediatamente en la profundidad deseada. El peso de las barras de perforación debe estar entre 5 y 8 Kg/m, siendo las más utilizadas en Venezuela las del tipo AW, de aproximadamente 20 Kg de peso por elemento de 3 m de longitud. El diámetro de la perforación debe ser el menor posible, y debe estar entre 63 y 150 mm. Es importante recordar que en muestreo de arenas y limos, el nivel del agua de perforación debe mantenerse por encima del nivel freático, especialmente mientras se izan las barras de perforación, lo cual crea un gradiente hidráulico ascendente que ocasiona una disminución de los esfuerzos efectivos, que puede inducir a la licuación de los materiales en el fondo del sondeo y la pérdida de la muestra.
3. PROCEDIMIENTO INTERNACIONAL DE REFERENCIA DEL ENSAYO SPT El estado del conocimiento adquirido durante los últimos años en la investigación del subsuelo a partir del ensayo de penetración estándar, ha mostrado le necesidad de medir o evaluar la energía de entrega o incidente para lograr la hinca del muestreador durante el ensayo. La tendencia de las investigaciones, se ha orientado a proponer correcciones a los valores obtenidos en los procedimientos rutinarios, normalizando los valores del número de golpes a una energía de referencia, que permita la generalización de las correlaciones empíricas entre las propiedades de los materiales del subsuelo y hacerlas comparables a nivel mundial. Para la realización de ensayos cuyos resultados sean comparables mundialmente, Décourt, Muromachi, Nixon, Schmertmann, Thornburn y Zolkov (1988), propusieron el Procedimiento Internacional de Referencia para el Ensayo de Penetración Estándar (IRTP), basados en su propia experiencia y en múltiples publicaciones y reportes de estados del arte presentados al respecto. Un resumen de los procedimientos propuestos, así como de algunas de las modificaciones y restricciones posteriores, se presentan a continuación: 3.1 Procedimiento para la hinca del muestredor: Hinca para asiento del muestreador: Con el fin de considerar la falta de apoyo del muestreador al inicio de la prueba, la cuchara partida debe hincarse hasta lograr una 3
penetración de 15 cm en el suelo, registrando el número de golpes requerido para alcanzar dicha penetración. Si los 15 cm de penetración no se obtienen en 50 golpes, se detiene la hinca, se registra la profundidad de penetración obtenida y se tomará como punto de inicio para el ensayo. Hinca para la realización del ensayo: El número de golpes requerido para lograr los siguientes 30 cm de penetración, es denominado resistencia a la penetración NSPT, registrando el valor requerido para cada intervalo de 15 cm. La hinca debe suspenderse al alcanzar los 50 golpes durante la realización del ensayo en cualquiera de los intervalos de 15 cm, registrando la penetración parcial alcanzada. Si no se alcanza la penetración de 45 cm, debe aplicarse el concepto de resistencia a la penetración extrapolada (NEXT), definido por Décourt, Belicanta y Quaresma Filho (1989), adoptando: NEXT= 4 N1 ó NEXT = 2.4 N2 donde: N1 es el número de golpes para lograr la penetración de los primeros 15 cm del muestreador en el subsuelo y N2 para la penetración de 15 cm a 30 cm. Se sugiere reportar el menor de estos valores. 3.2 Principales factores de corrección. Si se considera que la energía teórica por caída libre del martillo es: E* = WM x h = 63.5 Kg x 0.76 m= 48.26 Kg.m las pérdidas de energía necesariamente involucradas en los procedimientos asociados al ensayo, imponen la necesidad de considerar los siguientes factores de eficiencia que afectan el valor de E*, para así, obtener la energía incidente neta, Ei: Ei= e1 x e2 x e3 x E*
siendo:
-
e1: Eficiencia dada por el método de levantar y soltar el martillo. Es un factor de corrección de energía cinética y es función del número de vueltas del mecate alrededor del tambor del malacate y de su diámetro (Skempton, 1986). Considerando que se recomienda utilizar 2 vueltas y que el diámetro del tambor comúnmente utilizado es de 20 cm, este factor varía entre 0.57 y 0.75, de acuerdo al gráfico presentado por Skempton, el cual se reproduce en la figura Nº 1.
-
e2: Eficiencia o pérdida de transmisión de energía del martillo al cabezote (yunque) y que depende básicamente del peso del último. En el país se utilizan cabezotes de hinca, que además, poseen un acople para el alzado de los forros, por lo que su peso es generalmente de unos 8 Kg. Para esta condición, se obtiene de la gráfica correspondiente, que el factor de eficiencia por entrega (Schmertmann y Palacios, 1979) varía entre 0.65 y 0.81. (Véase figura Nº 2).
4
1.0
C A ID A L IBR E 0.9
M A NU A L
T am b or de m alacate p equ eño (125 m m )
0.8
e1 0.7
0.6
T am b or de m alacate g ran de (200 m m ) 0.5
0.4 0
1
2
3
N U M ERO D E VU E LTA S A LR ED E D O R D EL M ALA CAT E
Figura N o. 1
Factor de eficiencia e 1 en función del m ecanism o de liberación del m artillo (Tom ado de D écourt, 1989)
1.0
T okim atsu S kem p to n
e2
0.9
L ím ite sup erio r 0.8
0.7
D AT O S B RA S ILE R O S 1” VAR ILLA S C O N BLO Q UE A M O RTIG U ADO R
0.6
A X VARILLAS CO N BLO Q U E AM O RTIG UA DO R
L ím ite inferio r
1” VA RILLA S SIN BLO Q UE AM O RTIG U ADO R 0.5 0
5
10
15
P ES O D EL Y UN Q U E (Kg)
Figura N o. 2
Factor de eficiencia e 2 en función del peso del yunque (cabezote de hinca) (Tom ado de D écourt, 1989)
5
20
-
e3: Eficiencia por longitud crítica del varillaje de perforación. La longitud crítica es aquella para la cual el propio peso de las barras es igual al del martillo (Schmertmann op. cit.). Cuando la longitud del varillaje es menor que la longitud crítica, debe aplicarse un factor de eficiencia (e3) que depende de la relación (m) entre el peso del varillaje y del martillo. La siguiente tabla adaptada del IRTP, muestra los valores de e3 en función de m, los cuales para mayor ilustración, se han relacionado además, con la longitud del varillaje de perforación en metros: TABLA Nº 1: Factor de eficiencia e3, en función de m. 0.1 m e3 0.33 Long. (m) 1
0.2 0.55 2
0.3 0.70 3
0.4 0.80 4
0.5 0.85 5
0.6 0.90 6
0.7 0.93 7
0.8 0.96 8
0.9 0.99 9
1.0 1.0 10
Considerando que el muestreador (cuchara partida) tiene un longitud de unos 80 cm, la profundidad de la toma de muestra puede considerarse igual a la longitud del varillaje, con excepción de los dos primeros metros, en los cuales se utiliza por lo general, la mitad de barra (1.5 m) o directamente una barra. En este sentido y en concordancia con las recomendaciones de Seed (1985) y Skemptom op. cit., se sugiere limitar el valor de e3 a 0.75. En resumen, para ensayos SPT realizados a profundidades iguales o mayores a los 10 m, se recomienda utilizar un valor de e3 = 1.0, en los primeros 3 m del perfil utilizar un factor de reducción de 0.75, y entre 4 m y 9 m de profundidad, aplicar los valores presentados en la tabla anterior. Considerando los valores promedio presentados para los factores e1 y e2, y para ensayos realizados a profundidades ≥ a 10 m, se obtendría para Venezuela que: Ei= e1 x e2 x e3 x E* = 0.66 x 0.73 x 1 x 48.26 Kg.m= 23.25 Kg.m. Es decir, la eficiencia energética del sistema (n= Ei/E*) es del 48 %, teniendo presente que el valor debe corregirse por el correspondiente factor e3, para las pruebas realizadas hasta los 9 m de profundidad. Finalmente, con el objeto de simplificar el procedimiento de corrección y para fines prácticos, se sugiere considerar, al igual que como se hizo para los factores e1 y e2, un promedio de los valores de e3 entre 4 y 9 m de profundidad (0.88), proponiendo así, para los ensayos realizados en Venezuela, una energía incidente o eficiencia energética promedio de n= 42% Resulta interesante señalar que, Décourt op. cit. presenta en su tabla de Valores de Energía de Entrega promedio para diferentes países, una eficiencia energética para Venezuela, del 43 %.
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3.3 Energía incidente de referencia (60%) Hay un consenso mundial en que los valores de NSPT deben ser normalizados (o referidos) a una energía estándar, desde que Schmertmann y Palacios op cit, probaron que los valores del número de golpes son inversamente proporcionales a la llamada energía incidente o de entrega. N1 /N2 =E2 /E1 La mayoría de los investigadores e ingenieros argumentan que para propósitos de comparación, una energía de entrega del 60% de la energía teórica por caída libre, debe ser considerada como referencia (N60), valor igualmente recomendado en la Norma Venezolana objeto de este estudio. En este sentido y sustituyendo el valor de eficiencia energética propuesto, en la ecuación anterior, se obtiene que: N60 = NSPT x E42/E60 = NSPT x 42/60 Es decir, que el factor (C) por el cual deberían ser afectados los valores de NSPT de campo obtenidos en Venezuela, para referirlos una energía incidente del 60% , es: N60 = 0.7 x NSPT 3.4 Influencia del nivel de esfuerzos La resistencia a la penetración en arcillas, es muy poco afectada por la profundidad o mas precisamente por el incremento de la presión de sobrecarga; sin embargo, en arenas esta resistencia depende esencialmente de la presión de confinamiento. Muchos factores de corrección han sido propuestos para tomar en cuenta el efecto de la presión de sobrecarga, en los índices de resistencia a la penetración. La idea mas aceptada es que dichos índices sean normalizados al valor correspondiente bajo una presión efectiva vertical de 10 t/m2. Una revisión de los factores de corrección propuestos recientemente, permiten sugerir la utilización del siguiente factor de fácil obtención: CN= (10/σ’vo) 0.5 donde: σ’vo: Esfuerzo vertical efectivo a la profundidad del ensayo (para σ’vo ≥ 2.5 t/m2) Como conclusión de los análisis realizados en los puntos anteriores, se propone que los valores N1(60) a utilizar en las correlaciones entre la resistencia a la penetración en arenas y las velocidades de transmisión de las ondas de corte, Vs, necesarias para la selección de la forma espectral tipificada (Norma Covenin 1756-98), sean obtenidos mediante la siguiente
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expresión simplificada: N1(60) = 0.7 x CN x NSPT En este sentido, se ha preparado para facilidad de los profesionales que necesiten aplicar la Norma, la tabla Nº 2 que se inserta en la siguiente página, de la cual se puede obtener el valor de N1(60) correspondiente a un valor de NSPT de campo, modificado por eficiencia energética del equipo, referido al 60% de energía incidente y corregido por efecto de la presión de sobrecarga, σ’vo . 4. FORMA ESPECTRAL TIPIFICADA Con el objeto de simplificar la interpretación, se presenta en la tabla Nº 3, una adaptación de las tablas 5.1 y C-5.1 de la Norma, donde se comparan las formas espectrales S1 a S4 y el factor ϕ, con los parámetros comúnmente incluidos en los estudios geotécnicos para fundaciones. 4.1 Dificultades para la interpretación El parámetro más importante para la evaluación de la respuesta dinámica de los perfiles geotécnicos, es la velocidad de transmisión de las ondas de corte. La primera dificultad que se presenta para evaluar el perfil de velocidades, en ausencia de ensayos sismoelásticos, es el intentar delimitar el final del mismo, es decir, definir la profundidad (H) a partir de la cual puede considerarse que la velocidad de transmisión sea siempre creciente, e igual o mayor de 500 m/s. En primer lugar, no se establece un valor de N1(60) correspondiente a dicha velocidad, aunque pudiera obtenerse de correlaciones existentes o asumir por extrapolación un valor de 80 golpes. Otra dificultad se presenta para obtener los intervalos de valores N1(60), debido a que de acuerdo con la práctica común, durante la ejecución del ensayo SPT, la hinca se suspende al alcanzar los 60 u 80 golpes de martillo y muy pocos operadores registran o reportan la penetración parcial. Estos valores al ser corregidos por los factores mencionados, pueden reducirse sustancialmente (ver Tabla Nº 2), lo que dificulta establecer las correlaciones en el rango alto de velocidades onda presentadas en la Norma. Sin embargo, esto podría solventarse utilizando el concepto de NEXT, presentado en los capítulos anteriores. El mayor inconveniente y más difícil de solventar, se presenta al querer definir la profundidad (H) ya que se establecen límites de evaluación hasta los 70 m, lo que requiere del conocimiento de las condiciones del subsuelo hasta los 90 m de profundidad, los cuales difícilmente son alcanzados durante la exploración geotécnica del subsuelo para diseño de fundaciones. Así mismo, los ensayos sismoelásticos realizados en parcelas convencionales de extensión limitada, tampoco alcanzarían las profundidades de evaluación establecidas.
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INDICE DE PENETRACION NSPT DE CAMPO REFERIDOS AL 60%DE ENERGIA CORREGIDOS POR EFECTO DEL ESFUERZO EFECTIVO VERTICAL (N1(60)) 2
σvo´ t/m
2,5
5
10
15
20
30
40
2
σvo´ t/m
50
N CAMPO (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
0 1 3 4 6 7 8 10 11 13 14 15 17 18 20 21 22 24 25 27 28 29 31 32 34 35 36 38 39 41 42 43 45 46 48 49 50 52 53 55 56 57 59 60 62 63 64 66 67 69 70
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 49
0 1 1 2 3 4 4 5 6 6 7 8 8 9 10 11 11 12 13 13 14 15 15 16 17 18 18 19 20 20 21 22 22 23 24 25 25 26 27 27 28 29 29 30 31 32 32 33 34 34 35
0 1 1 2 2 3 3 4 5 5 6 6 7 7 8 9 9 10 10 11 11 12 13 13 14 14 15 15 16 17 17 18 18 19 19 20 21 21 22 22 23 23 24 25 25 26 26 27 27 28 29
0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25
0 0 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6 6 6 7 7 8 8 8 9 9 10 10 11 11 11 12 12 13 13 13 14 14 15 15 15 16 16 17 17 17 18 18 19 19 19 20 20
0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 14 14 14 15 15 15 16 16 16 17 17 18
2,5
5
10
15
20
30
N CAMPO (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60 (N1)60
0 0 1 1 1 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 8 9 9 9 10 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 13 14 14 14 15 15 15 16
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101
9
71 73 74 76 77 78 80 81 83 84 85 87 88 90 91 92 94 95 97 98 99 101 102 104 105 106 108 109 111 112 113 115 116 118 119 120 122 123 125 126 127 129 130 132 133 134 136 137 139 140 141
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
36 36 37 38 39 39 40 41 41 42 43 43 44 45 46 46 47 48 48 49 50 50 51 52 53 53 54 55 55 56 57 57 58 59 60 60 61 62 62 63 64 64 65 66 67 67 68 69 69 70 71
29 30 30 31 31 32 33 33 34 34 35 35 36 37 37 38 38 39 39 40 41 41 42 42 43 43 44 45 45 46 46 47 47 48 49 49 50 50 51 51 52 53 53 54 54 55 55 56 57 57 58
25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 49 50
21 21 21 22 22 23 23 23 24 24 25 25 25 26 26 27 27 27 28 28 29 29 30 30 30 31 31 32 32 32 33 33 34 34 34 35 35 36 36 36 37 37 38 38 38 39 39 40 40 40 41
40
50
(N1)60 (N1)60 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22 22 23 23 23 24 24 25 25 25 26 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 30 30 31 31 32 32 32 33 33 33 34 34 34 35 35 35
16 16 17 17 17 18 18 18 18 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 22 22 23 23 23 23 24 24 24 25 25 25 26 26 26 27 27 27 28 28 28 28 29 29 29 30 30 30 31 31 31 32
TABLA 3. FORMA ESPECTRAL Y FACTOR DE CORRECCION ϕ EN FUNCION DEL INDICE DE RESISTENCIA A LA PENETRACION CORREGIDO, N1(60) Y LA RESISTENCIA AL CORTE SIN DRENAR, Su.
Material Roca sana/fracturada Roca blanda o moderadamente meteorizada Suelos muy duros o muy densos Suelos duros o densos
Suelos firmes o medianamente densos Suelos blandos o sueltos Estratos blandos intercalados con otros suelos más rígidos (a)
Vs /
N1 (60) / Su
ϕ
> 700 m/s (d) Vs >400 m/s
H (m) -≤ 50
Forma espectral S1 S1
0.85 0.90
N1(60) >50
> 50
S2
0.95
Vs > 400 m/s N1(60) >50 Su > 1.0 Kg/cm2
< 30 30 – 50 > 50 < 15 15 –50 50 –70 > 70 ≤ 50
S1 S2 S3 S1 S2 S3 (b) S4 S2 (c)
0.90 0.95 1.00 0.90 0.95 1.00 1.00 1.00
> 50
S3 (b)
1.00
≤ 15 > 15
S2 (c) S3 (b)
1.00 1.00
< H1
S2
1.00
> H1
S3
0.90
Vs= 250 – 400 m/s 20 ≤ N1(60) ≤ 50 Su = 0.7-1.0 Kg/cm2 Vs= 170 – 250 m/s 10 ≤ N1(60) ≤ 20 Su = 0.4 – 0.7 Kg/cm2 Vs < 170 m/s N1(60) < 10 Su < 0.4 Kg/cm2 Vs < 170 m/s N1(60) < 10 Su < 0.4 Kg/cm2
(Adaptada de COVENIN 1756-98. De Marco, P., 2000)
(a) (b) (c) (d)
El espesor de los estratos debe ser mayor que 0.1 H Si Ao ≤ 0.15, úsese S4 Si Ao ≤ 0.15, úsese S3 Materiales que requieren ser muestreados por métodos de perforación rotativos
Donde: H
= Profundidad a la cual se consigue material cuya velocidad de las ondas de corte, Vs, es mayor que 500 m/s. Asumir N1(60)> 80 golpes. H1 = Profundidad desde la superficie hasta el tope del estrato (m) = 0.25 H. Vs = Velocidad promedio de las ondas de corte (m/s). ϕ = Factor de corrección del coeficiente de aceleración horizontal. N1(60) = Número de golpes SPT, referidos al 60% de energía incidente y corregidos por efecto de la presión de confinamiento (en arenas). Su = Resistencia al corte en materiales cohesivos (Kg/cm2).
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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De acuerdo con la norma Covenin 1756-98, EDIFICACIONES SISMORRESISTENTES, el ingeniero geotécnico Venezolano tiene la obligación y responsabilidad de evaluar dentro de los alcances del estudio geotécnico para edificaciones, la respuesta dinámica de los terrenos de fundación. Para esta evaluación, se requiere conocer las velocidades de propagación de las ondas de corte en el perfil del subsuelo, mediante la realización de ensayos sismoelásticos en sitio, o estableciendo correlaciones entre las velocidades de onda y el índice de penetración corregido N1(60), o la resistencia al corte sin drenar, su. Se recomienda que los valores de N1(60) a utilizar en las correlaciones, sean obtenidos siguiendo los criterios presentados en Procedimiento Internacional de Referencia (IRTP), del cual se dedujo la expresión simplificada para Venezuela, propuesta en este artículo. Se recomienda aplicar el concepto de NEXT, para la obtención del índice de penetración en los casos en los cuales no se logra la penetración total del muestreador, durante la realización del ensayo SPT. De esta forma se eliminaría la incertidumbre que se presenta al intentar establecer correlaciones entre el N1(60) y las velocidades de onda de los materiales más rígidos. Las actividades normalmente incluidas en la realización de estudios geotécnicos del subsuelo para diseño de fundaciones de edificaciones, no prevén la realización de ensayos sismoelásticos en sitio, debido a la limitada disponibilidad de los equipos necesarios para su ejecución. En todo caso, la profundidad de exploración podría estar limitada por la extensión de la parcela en estudio. Los estudios geotécnicos convencionales para diseño de fundación de edificaciones, típicamente alcanzan una profundidad de exploración de 15 m y solo en casos excepcionales superan los 30 m, lo que representa un factor de incertidumbre para definir la forma espectral en la mayoría de los casos. Se propone incluir en la Norma el uso de las correlaciones como válidas y no con fines orientativos, tal como se presenta actualmente. Así mismo, establecer un procedimiento o alternativa para obtener los respectivos valores de Vs, para el caso en los que se requiera información a profundidades superiores las típicamente exploradas. En este sentido, pudiese ser de utilidad, aceptar el uso de la información sísmica regional existente, mientras se definen los mecanismos para solventar los inconvenientes que se presentan actualmente para la interpretación de la Norma. Un plan de mediciones en el ámbito nacional, coordinado por los organismos gubernamentales competentes y en colaboración con empresas privadas que puedan aportar la información proveniente de sondeos realizados, permitiría elaborar un Registro Nacional de Consulta, para complementar la información de los estudios geotécnicos convencionales, en el aspecto de la respuesta dinámica de los materiales del subsuelo
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6. REFERENCIAS
Alviar, J.D, Penela J.I. y Echezuría, H. (1986) , “Desarrollo de un sistema de medición para evaluar la eficiencia energética en el campo del SPT”, Memorias del IX Seminario de Geotecnia, SVMSIF, Caracas, 1:28 COVENIN 1756-98, (1999), “Edificaciones sismorresistentes”, Fondonorma, Caracas, 113 p. Décourt, L. et al (1988) , “The Standard Penetration Test, State of the art report”, ISOPT 1, Orlando, USA, 3:26. Décourt, L. et al (1989) , “Brazilian experience on SPT”. Skempton, A.W. (1986) , “Standard Penetration Test, procedures and the effects in sand of overburden pressure, relative density, particle size, ageing and over consolidation”, Géotechnique 36, Nº 3, 425:447. Schmertmann, J y Palacios, A. (1979) , “Energy dinamics of SPT”, ASCE Journal of the Geotechnical Engineering Division 105, Nº GT 8, 909:926. Seed, H.B. el al (1985), “Influence of SPT in soil liquefaction resistence evaluation”, ASCE Journal of the Geotechnical Engineering Division , Nº 12, 1425:1445.
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