Correlaciones geotécnicas (7) y ensayos “in situ”: ensayo presiométrico y parámetros geotécnicos

Tema 8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.4. Correlaciones a partir del ensayo presiométrico.

En próximos puntos se describirá en detalle el método y fundamento del ensayo presiométrico. En síntesis, se trata de un procedimiento de medida de la deformación y de la resistencia del terreno sometido a un esfuerzo radial en el interior de un sondeo, mediante la introducción de un elemento cilíndrico al que se le aplica una presión interna con el fin de incrementar su volumen. La medida de la presión ejercida por la sonda contra el terreno, y de la deformación del mismo, permite una estimación de la compresibilidad, determinándose el módulo presiométrico. Bien llevando la presión hasta la rotura del suelo, o bien mediante una interpolación de la curva de tensión / deformación, puede estimarse la presión de rotura (presión límite del ensayo) que puede relacionarse con los parámetros resistentes del terreno (ángulo de rozamiento interno en suelo puramente granular, o resistencia al corte no drenado en suelo puramente cohesivo.)

presiómetroEsquema del ensayo presiométrico (original de M. Devicenzi.)

En la siguiente figura se representan de forma esquemática las relaciones que se pueden establecer entre los valores obtenidos en los ensayos presiométricos y los parámetros geotécnicos característicos del terreno:

presiómetro correlaciones

donde:

–      Epr: módulo presiométrico

–      G: módulo de corte

–      Em: módulo edométrico

–      E: módulo de Young

–      pl: presión límite

–      cu: cohesión sin drenaje o resistencia al corte no drenado

–      φ: ángulo de rozamiento interno

Módulo edométrico

La correlación entre el módulo edométrico y el módulo presiométrico, según Menard y Rousseau (1962), puede expresarse como sigue:

 Em = α Epr

donde α = 1 para suelos muy compactos, mientras que en suelos normalmente consolidados, el valor de α viene dado por la siguiente tabla:

Tipo de suelo

α

Arcilla

1,5

Limo

2

Arena

3

Grava

4

Resistencia al corte no drenado:

Partiendo de la base de que el ensayo presiométrico tiende a sobreestimar netamente los valores de la cohesión y subestimar los del ángulo de rozamiento interno, existen correlaciones empíricas que relacionan la presión limite (Pl) con la cohesión sin drenaje (cu), considerando el valor de la tensión de confinamiento (σHS), entre las que se cita la propuesta por Amar y Jézéquel (1972):

Rango (PlHS) kPa

Cu, en kPa

< 300

 (Pl – σHS) / 5.5

> 300

  [(Pl – σHS) / 10] + 25

Módulo de Young:

Para un medio elástico e isótropo, el módulo de deformación E (módulo de Young) se deriva del módulo de corte (G) y del coeficiente de Poisson (v) según la siguiente expresión:

E = 2G (1+v)

Ángulo de rozamiento interno:

Ménard (1975, 1976) ha propuesto la relación entre la presión límite y el ángulo de rozamiento interno del suelo, recomendando su aplicación sólo para el cálculo de empujes de muros y no para el cálculo de estabilidad de una cimentación:

image145

Pl – σHS = 2.5 · 2 (Φ – 24) / 4

 

 

 

 

 

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8 Respuestas a Correlaciones geotécnicas (7) y ensayos “in situ”: ensayo presiométrico y parámetros geotécnicos

  1. David dijo:

    Estimados:
    Me gustaría saber vuestra opinión al respecto lo siguiente, al hilo de la temática del presiómetro:
    Cuando dicho presiómetro se realiza en materiales claramente cohesivos (aunque sean arcillas sobreconsolidadas), tiene sentido hablar de módulo de Young “a secas”, es decir, os quedaríais satisfechos con un cálculo de asientos por métodos elásticos con un “E” sacado de un presiómetro? yo considero que ese sería el módulo de deformación sin drenaje (Eu) y nos proporcionaría tan sólo el asiento instantáneo, ya que creo que a largo plazo ese módulo de deformación será menor (en concreto ahora estoy trabajando con material con algo de expansividad).
    En este caso que os planteo, y aún queriendo calcular los asientos a l/p por método elástico para comparar con los edométricos, no considerais más fiable la obtención del E drenado a partir de edómetros (Em)??
    Agradecido de antemano por vuestra opinión.
    Un saludo.

  2. Frankie dijo:

    Buenas tardes David

    gracias por tu comentario y por tu interés; respecto al mismo, te doy mi humilde opinión (que no la de un experto precisamente en este tema, para eso mejor pregunta a Marcelo Devicenzi… la verdad es que lo mío siempre han sido más los ensayos de laboratorio…)

    bien… creo que en ocasiones nos esforzamos por generar teoría allí donde la geotecnia nació con un elemental sentido práctico; un ejemplo muy claro son las correlaciones establecidas entre el SPT y los parámetros geotécnicos que se deduzcan; se puede calcular la resistencia dinámica, analizar la sección de corte, discriminar la cizalla de la punta del rozamiento lateral, para deducir el ángulo de rozamiento interno, pero todo esto lo único que hace es complicar mucho una cuestión bien sencilla: el spt es un ensayo empírico que relaciona un comportamiento del terreno con unos parámetros (X) y esa relación se basa en un estudio estadístico y, por lo tanto, en mucha experiencia, y con una aplicación las más de las veces local.

    a mi entender, con el presiómetro pasa tres cuartos de lo mismo: si uno se lee lo que en su día publicó Ménard y compañía, en los albores de la geotecnia, de donde que salen todas las correlaciones que comento en este (muy sucinto) blog, se dará cuenta que aquellos autores tenían muy claro que el comportamiento del terreno ante un campo de esfuerzos radial no tenía que ser homologable al que tuviera bajo una zapata; de ahí que el único parámetro deformacional estricto que salga del presiómetro es el módulo presiométrico, y el único resistente la presión límite. Lo demás son interpretaciones.

    de ahí, yo entiendo que con experiencia (mucha) y sacando deducciones se establecieron correspondencias con otros parámetros, y esas correlaciones son las que se usan de forma habitual.

    otra cosa es que uno pretenda (muy acertadamente) establecer un modelo constitutivo específico al presiómetro, que es por donde creo que tu vas, y considere qué comportamiento real tiene el terreno:sólido elástico, elastoplástico, o hasta viscoso…

    bien, en tal caso te recomiendo que ojees (por ejemplo) la “Metodología de estimación automática de parámetros de suelos arenosos en ensayos presiométricos”, una memoria del CEDEX que recoge la tesis doctoral de Ramón Rodríguez Pons-Esparver… creo que encontrarás la respuesta mejor allí que en este blog (no es por echar pelotas fuera… es que lo pienso sinceramente.)

    ahora bien… yendo a la pregunta en concreto, desde luego tienes toda la razón del mundo considerando que el módulo presiométrico debería relacionarse, no con el módulo de Young (que mejor se determinará en ensayos triaxiales drenados con probetas instrumentadas que en el edómetro) sino con el módulo de deformación sin drenaje.

    pues sí, en teoría sí, pero no me preguntes porqué (porque no me quiero perder en elucubraciones que no vienen a cuento) pero la realidad es que el módulo presiométrico se relaciona bien, precisamente en arcillas preconsolidadas, con el módulo de Young.

    y si tú tienes la suerte de tener un comparativo entre presiómetros y edómetros (que entiendo que es lo que estás haciendo) seguro que estás más cerca de la respuesta que yo .

    a mí me encanta entender el fondo de las cosas, por eso me apasiona este trabajo (y no estoy en una universidad ni en un centro de investigación), y creo que si de lo que se trata es de estudiar un caso muy delicado (por ejemplo, esos problemas que para resolverlos llaman a Antonio Gens o a Eduardo Alonso) es indispensable que nos pongamos en discusiones de elementos constitutivos; pero para determinar el asiento de la cimentación del chalé de la Sra. Pepeta (para lo que el presupuesto siempre es limitado) creo que lo más adecuado es no pedirle peras al olmo, y fiarnos (solo) de correlaciones contrastadas.

    vamos… digo yo…

    y gracias por tu paciencia

    Joan

  3. David dijo:

    De paciencia nada, mil gracias por tu respuesta “currada”.

    En verdad no creo que exista la respuesta “correcta y exacta” a las preguntas en geotecnia (en general), simplemente que a uno le gusta comprobar que las hipótesis que uno plantea no son, al menos absurdas y tienen algo de sentido, ya que encuentras mucha gente trabajando de forma automática metiendo parámetros que le proporcionan en fórmulas que no sabe bien para qué están pensadas y a mí no me convence (por aquello que tú dices de entender el fondo de las cosas con lo que estoy de acuerdo). Ni siquiera creo que en este caso nadie se plantee criticar o revisar mis cálculos (salvo que al final haya problemas claro…) pero a uno le gusta ir aprendiendo de cada situación.

    Es cierto que he pedido varios edómetros y dispongo de 4 presiómetros, realizados sobre material con expansividad baja a media a priori (esperando resultados de laboratorio de hinchamiento…), así que tengo pensado comparar los Em de los edómetros con los módulos presiométricos para sacar unos módulos de deformación que tengan sentido. De paso y ya que sí se trata de arcillas limosas sobreconsolidadas me gustará comprobar qué tal casan los asientos edométricos con los elásticos, ya que a pesar de ser sobreconsolidadas presentan un golpeo de 30-40 a 8-9 m de profundidad, por lo que creo que ambos modelos pueden ser usados.

    En fin, intentaré echarle un vistazo a la tesis del CEDEX que me comentas, aunque ya de cara al futuro, porque debo entregar el trabajo pronto. El caso es que cuanto más lees y aprendes más vueltas le das a las cosas y más te complicas, pero como a mí también me gusta el tema…

    Gracias de nuevo, un saludo.

  4. vicente dijo:

    buenas tardes quisiera saber quien me puede ayudar con el tema de las correlaciones, cuantas existen gracias

  5. Aldo Baca dijo:

    Alguien que me explique, de una forma breve y concisa, a qué se refiere con correlaciones en el ensayo de Prosiómetro de Menard!

    Es importante para mí entenderlo desde este punto de vista (inexperto en el tema) donde puedan darme quizá algún consejo de dónde buscar.

    Muchas gracias, saludos!

    • frankie dijo:

      Aldo, el ensayo presiométrico (como habrás leído) consiste en aplicar sobre el terreno una presión mediante un campo de esfuerzos radial, y determinar la deformación del suelo alrededor de la sonda. Obviamente, no es la forma en la que “trabaja” una cimentación, por lo que los parámetros que se obtienen (módulo de deformación presiométrica, presión límite) deben “traducirse” a parámetros coherentes con los modelos constitutivos rigurosos que relacionan la forma en la que una cimentación transmite una carga al terreno, y cómo se deforma (o rompe) el mismo. A ésto nos referimos cuando hablamos de correlaciones. Puedes ampliar información en los links que se incluyen en el enlace, especialmente los que apuntan a las publicaciones de Marcelo Devicenci.

      Joan.

  6. alex david cesias rosado dijo:

    Saludos, por favor me podrían ayudar donde puedo comprar el presiometro de menard y cuanto es su costo

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