V Encuentro Del Diplomado

República de Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular Para la Educación Universitaria

Instituto Universitario Politécnico Caripito

Caripito, estado Monagas.

Ensayo de Penetración Estándar (SPT)

Prueba de Penetración del Cono (CPT)

Profesor: Elaborado por:

Ing. Miguel Mongua Yalitza González

C.I. 11.013.293

Neglis Villarroel

C.I. 16.411.496

María Pérez

C.I.12.961.096

Caripito, Junio 2011

Ensayo de Penetración Estándar

Definición

El Ensayo de Penetración Estándar o SPT, es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que queremos realizar un estudio geotécnico.

Descripción Ampliada

Es el ensayo más empleado en la realización de sondeos, y se lleva a cabo en el fondo de la perforación.

Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), que le permite tomar una muestra en su interior, naturalmente alterada. El peso de la maza y la altura de la caída libre, están normalizados, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.

Procedimientos del Ensayo de Penetración Estándar

Cuando en la perforación del sondeo se alcanza la profundidad donde se efectuará la prueba, sin avanzar la entubación y viendo limpio el fondo del sondeo, se desciende el toma muestras SPT unido al varillaje hasta apoyar en el fondo con suavidad. Luego se eleva repetidamente la maza con una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una sufridera colocada en la zona superior del varillaje.

Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la cuchara l Texto en negrita los primeros 15 centímetros (N0 − 15).

Seguidamente se realiza la prueba en sí, introduciendo otros 30 centímetros, anotando el número de golpes requerido para la hinca en cada intervalo de 15 centímetros de penetración (N15 − 30 y N30 − 45).

El resultado del ensayo es el golpeo SPT o Resistencia a la Penetración Estándar:

NSPT = N15 − 30 + N30 − 45

Si el número de golpes requerido para profundizar en cualquiera de estos intervalos de 15 centímetros, supera los 50, el resultado del ensayo deja de ser la suma anteriormente indicada, para convertirse en rechazo (R), debiéndose anotar también la longitud hincada en el tramo en el que se han alcanzado los 50 golpes.

Hasta aquí, el ensayo SPT se considera finalizado cuando se alcanza este valor. (Por ejemplo, si se ha llegado a 50 golpes en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30 centímetros, el resultado debe indicarse como N0 − 15 / 50 en 120 mm, R).

La cuchara SPT suele tener una longitud interior de 60 centímetros, por ello es frecuente hincar mediante golpeo hasta llegar a esta longitud, por lo que se tiene un resultado adicional que es el número de golpes N45 − 60. Proporcionar este valor no está normalizado, no constituye un resultado del ensayo, solo tiene una función indicativa.

Ventajas del ensayo

Al ser la cuchara SPT un toma muestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural.

Aplicaciones

Este ensayo SPT es de uso extendido, muy útil en la caracterización de suelos granulares (arenas o gravas arenosas), donde es difícil obtener muestras inalteradas para los ensayos de laboratorio.

Por otra parte existen correlaciones en el caso de los terrenos cohesivos, pero al ser un ensayo prácticamente instantáneo, no se produce la disipación de los incrementos de presiones intersticiales producidos en estos suelos arcillosos por efecto del golpeo, lo que por cierto debe influir en el resultado de la prueba.

Por esta razón, los resultados del ensayo SPT (y por extensión, los de todos los penetrómetros dinámicos) en ensayos cohesivos no son muy fiables para la aplicación de correlaciones. Actualmente este criterio está cuestionado, siendo cada vez más aceptado que las pruebas penetrométricas pueden dar resultados igualmente válidos en todo tipo de suelo. En cualquier caso, al margen de la validez o existencia de correlaciones, el valor del golpeo obtenido en ensayo de penetración simple es un dato indicativo de la consistencia de un terreno susceptible de su utilización para la caracterización o el diseño geotécnicos.

Cuando se intenta atravesar un terreno de grava, la cuchara normal no puede hincarse, pues su zapata se dobla. Con frecuencia se sustituye por una puntaza maciza de la misma sección (no normalizada). El ensayo SPT no proporciona entonces muestra. El golpeo así obtenido debe corregirse dividiendo por un factor que se considera del orden de 1'5.

¿Dónde se realiza?

Este ensayo de penetración dinámica se realiza en el interior de sondeos durante la perforación. Permite obtener un valor de N de resistencia a la penetración, correlacionable con parámetros geotécnicos como la densidad relativa, el ángulo de rozamiento, la carga admisible y los asientos en los suelos granulares. En el ensayo también se obtiene una muestra alterada, para realizar ensayos de identificación en laboratorio.

El ensayo SPT puede ejecutarse prácticamente en todo tipo de suelos, incluso en roca muy alterada, aunque es en los suelos granulares donde se realiza preferentemente; la dificultad de obtener muestras inalteradas en este tipo de suelos añade relevancia al SPT.

¿Con qué frecuencia se ejecuta un SPT?

La frecuencia habitual para la realización del SPT a lo largo del sondeo es de un ensayo de 2 a 5 metros, o incluso mayor, en función de las características del terreno.

¿En qué consiste un Ensayo SPT?

El procedimiento consiste en hincar en el terreno barreno metálico contando el número de golpes necesario para hincar tramos de 15 cm. El golpeo para la hinca se realiza con una maza de 63.5 kg cayendo libremente desde una altura de 76 cm sobre una cabeza de golpeo o yunque (Foto No 1)

Foto No 1. Equipo de SPT en Miramar (León, Nicaragua)

¿Qué hacemos en un Ensayo SPT?

Se procede a limpiar cuidadosamente la perforación al llegar a la cota deseada para el ensayo, tanto las paredes como el fondo, retirando la batería de perforación (Foto No 2) e instalando en su lugar una toma muestras de dimensiones estándar. El toma muestras consta de tres elementos: zapata, tubo bipartido y cabeza de acoplamiento con el varillaje.

Foto No 2. Toma muestras, puntazas y elementos del ensayo SPT en Miramar (León, Nicaragua).

La lectura del golpeo del primero y último tramo no debe tener en cuenta, por la alteración del suelo o derrumbes de las paredes del sondeo en el primer caso, y por posible sobre-compactación en el segundo. La suma de los valores del golpeo de los dos tramos centrales de 15 cm es el valor N, denominado también resistencia a la penetración estándar. En ocasiones, ºdada la alta resistencia del terreno, no se consigue el avance del tomamuestras.

En estos casos, el ensayo se suspende cuando se exceden 100 golpes para avanzar un tramo de 15 cm, y se considera rechazo.

¿Qué elementos afectan el desarrollo de un Ensayo SPT?

El resultado de los ensayos SPT pueden ser afectados por factores como:

Preparación y calidad del sondeo: limpieza y estabilidad de las paredes de perforación Longitud del varillaje y diámetro del sondeo: condicionan el peso del elemento a hincar y la fricción con las paredes del sondeo.

Dispositivo del golpeo: puede ser manual o automático, existiendo diferencias notables entre los resultados de ambos. Deben emplearse dispositivos automáticos, pues garantizan la aplicación de misma energía de impacto en todos los casos.

Cuando el ensayo se realiza por debajo del nivel freático se utilice la corrección propuesta por Terzaghi y Peck en el año 1948, aplicable a suelos pocos permeables (limos y arenas finas):

N = 15 + [N' – 15)/2]

Válida para N' > 15, siendo N el valor corregido y N' el valor medido.

¿Cuáles son las ventajas de la aplicación de la técnica?

El amplio uso del SPT ha permitido establecer una serie de correlaciones con diferentes parámetros geotécnicos:

Con la compacidad para suelos granulares.

Con la densidad relativa, teniendo en cuenta la influencia de la profundidad.

Con el ángulo de rozamiento en suelos granulares; aplicable a partir de 2 metros de profundidad.

Prueba de Penetración del Cono (CPT) – Suelos.

La prueba de penetración de cono (CPT), conocida originalmente como la prueba de penetración con cono holandés, es un método versátil de sondeo usado para determinar los materiales en un perfil de suelo y estimar sus propiedades ingenieriles. También es llamada

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