CONO DINAMICO TIPO PECK El “Cono Dinámico Tipo Peck” es un equipo usado en el Perú y en ninguna otra parte del mundo como técnica de auscultación de suelos, que utilia el mismo equipo del Ensayo de Penetración Estándar !"PT#, pero cam$iando la cuc%ara de “ca&a partida” por una punta cónica, de tal manera que se logra la 'enta(a so$re el "PT de una %inca continua y por lo tanto más rápida) *a +orma E)- . "/E*0" 1 C23E+T4C20+E" C23E+T4C20+E" del 5)+)E), acepta al Cono Dinámico Tipo Peck como una Técnica de 4uscultación 5ecomendada para suelos granulares de los tipos "6, "P, "3 y "C."37 y como una Técnica de 4uscultación de 4plicación 5estringida, para suelos de los tipos C*, 3*, "C, 38 y C8, %aciendo las sal'edades de la necesidad de in'estigación adicional de suelos para su interpretación y de que no sustituye al Ensayo de Penetración Estándar) "in em$argo, se encuentra en la práctica que el Cono Tipo Peck se aplica indistintamente so$re suelos gra'osos y en los suelos indicados, pero sin cali$ración pre'ia con el "PT, lo que conduce a serias incertidum$res so$re la 'alide de sus resultados) En esta ponencia se re'isan los antecedentes del uso del Cono Tipo Peck en el Perú y se analia la 'alide de los 9actores de corrección que se 'ienen utiliando en los di9erentes tipos de suelos) "e concluye en la necesidad de contar con una norma de ensayo del 2+DEC0P2, que a'ale este ensayo y se propone una metodolog:a para su correcta aplicación)
1. ANTECEDENTES
1.1 ORIGEN DEL NOMBRE “CONO DE PECK” 4 inicios de los a&os ;<=, se e9ectuó un programa comparati'o de ensayos "PT con un equip equipo o de auscul auscultac tació ión n con punta punta cónica cónica denomi denominad nado o “Cono “Cono de Peck” Peck”,, so$re so$re suelos arenosos 9inos del tipo "P, encontrándose la siguiente relación >53 ? 4ss !;<=;#@A
N = 0.5 c
(ec. 1)
DondeA N = +úme +úmero ro de golp golpes es por por B cm de pene penetr trac ació ión n en el ensa ensayo yo estándar estándar de penetración !"PT#) c = número de golpes por B cm de penetración con el “Cono de Peck”) *os consultores de aquél Estudio le dieron ese nom$re al ensayo por un dispositi'o mostra mostrado do en una una pu$li pu$licac cación ión >Peck et al , ;<-B#@, ;<-B#@, recomend recomendado ado para in'estiga in'estigar r la dens densid idad ad rela relati tiva va de depó depósi sito tos s de aren arenas as y grav gravas as sin sin el uso uso de tube tuberí rías as de revestimiento (casing), !igura ;#)
Unión de la tubería de 2”de diámetro exterior
A presión
Figur 1. Pe!e"r#$e"r% &e 'u!" c#!ic ("%$&% &e Pec et al 1*+,). Peck et al !;<-B#, descri$en al dispositi'o comoA un cono que se coloca suelto en el ondo de una !ilera de tuberías que se introduce en el terreno por medio de un martillo con una altura constante de caída" #e toma un registro continuo del n$mero de golpes requerido para !incar la punta un pie de proundidad" %uando la punta !a alcan&ado su elevación inal, se retira la tubería y el cono queda perdido en el ondo de la peroración" 'a ricción de la tubería es minimi&ada !aciendo el diámetro del cono algo mayor que el diámetro exterior de la tubería" 'as pruebas de este tipo se pueden !acer más rápidamente y de manera más económica que los ensayos de enetración stándar" #us resultados se pueden correlacionar con los valores * (del #+), reali&ando dierentes series de ensayos de enetración stándar en peroraciones adyacentes a la ubicación de los ensayos de penetración con el cono" Como se puede apreciar, Peck et al , no descri$en el peso del martillo, ni la altura de ca:da, aunque si muestran un diámetro eterior del 'arilla(e, similar al del ensayo "PT) Por tal raón, 53 ? 4ss, utiliaron el mismo equipo del "PT, al que solamente le cam$iaron la cuc%ara de “ca&a partida”, por una punta cónica a F, similar a la mostrada en la igura ;)
1.- SO / REGLAMENTACION DEL CONO DE PECK EN EL PER
1.-.1 SO 3oreno, D) G) G) !;<
3oreno presentó una correlación o$tenida de más de 2,--- estudios eectuados a trav/s de - a.os en suelos granulares con nivel reático supericial o a poca proundidad, en los cuales existen registros de % y #+ muy cerca descartándose aquellos valores donde el peril de suelos presentaba lentes de suelos inos, un contenido de suelos inos muy alto (5 -6), o algo de grava" En la igura I se muestra la correlación %allada por 3oreno, la misma que 'alida la ec) ;)
igura I) Tomado de 3oreno, D) G) G) !;<
1.-.- REGLAMENTACION 4parte de este documento, no eist:a en la literatura otra re9erencia al Cono de Peck, %asta la pu$licación del 5eglamento +acional de Edi9icaciones !5+E# el a&o I,, en el que se considera al Cono Dinámico Tipo Peck !Ta$la +F I de la norma E)- "uelos y Cimentaciones#, como una Técnica de 2n'estigación del tipo “auscultación dinámica”, que requiere investigación adicional de suelos para su interpretación y que no sustituye al nsayo de enetración stándar" *a norma aplica$le para la e(ecución de este ensayo es según la E)- la norma espa&ola /+E ;B.H;A;<
igura B) Tomado de 3inisterio de Ki'ienda, Construcción y "aneamiento !I,#) c# el número de golpes se registra cada );- m y se gra9ica cada )B m, siendo % n la suma de golpes por cada )B m) 4demás, la E)- recomienda su aplicación irrestricta en suelos de los tipos "6, "P, "3 y "C."37 y una aplicación restringida en suelos de los tipos C*, 3*, "C, 38 y C8, no recomendando su aplicación en los demás tipos de suelos, que se so$reentiende son los de los tipos L6, LP L3, LC, 0*, 08 y Pt)
-. EL PROBLEMA El pro$lema de la aplicación del CP en el Perú tiene muc%as aristas) 4lgunas de las más importantes sonA a# "e %a estado usando en todo tipo de suelos, incluyendo los restringidos y los no recomendados por la E)-7 $# "e %a estado usando con di9erentes tipos de cono !igura J#7
igura J) Di9erentes tipos de conos usados en el Perú antes de la norma E)- del 5+C !I#)
c# "e %a estado usando dentro de per9oraciones pre'iamente e9ectuadas para el "PT, sin conocerse la estratigra9:a de los materiales que atra'iesa7 y principalmente, d# "e %a estado usando la correlación mostrada en la ec) ; para todos los suelos incluyendo las gravas, ecepto para suelos co%esi'os !arcillas y limos#, en los que se usa la siguiente epresiónA N = 1.0 c "in ensayos pre'ios de correlación que la sustenten)
(ec. -)
,. ANALISIS
,.1 COMPARACION ENTRE DIFERENTES E0IPOS *a norma espa&ola /+E ;B.H;A;<
2""3E) !;
igura -) Conos de la /+E y la M") *a 2""3E tam$ién permite el uso de conos “descarta$les”)
,.- ALIDE2 DE LAS RELACIONES N 34 C n 3oreno, D) G) G) !;<
Ta$la +F ;) Datos técnicos de los equipos
Elemento 3asa del martillo, kg 4ltura de ca:da, m M4 &e5 6u!7ue 6 &e 5 gu8 ($9:) g *ongituddiámetro !D# del martillo Diámetro del yunque, mm *ong) de 'arilla, m 3asa de 'arilla !má#, kgm Des'iación de la 'arilla !má# en los primeros - m,N Des'iación de la 'arilla !má# de$a(o de los - m, N Ecentricidad de la 'arilla !má#, mm Di9$e"r% e:"eri%r &e 5 3ri55 $$ Diámetro interior de la 'arilla, mm A!gu5% &e5 c%!% gr&%4 Are e! 5 ?4e &e5 c%!% c$Di9$e"r% &e5 c%!% $$ Diámetro m:n) del cono, mm *ong) del manguito del cono, mm 4ngulo superior del cono, F *ong) de la punta del cono, mm 3á) desgaste de la punta, mm N@$er% &e g%5'e4 '%r c$ &e 'e!e"rci#! 5ango estándar de golpes Tr?% e4'ec8ic% '%r g%5'e MgA $-
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CPI
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"egún 2""3E !;
igura ) Correlación entre "PT y CP para di9erentes suelos arenosos y limosos secos) 4nálogamente, se %an e9ectuado prue$as "PT y CP so$re arcillas de mediana plasticidad, cuyas correlaciones se muestran en la igura =) "e o$ser'a una correlación consistente en los estratos arcillosos puros !C*#7 y se o$ser'a asimismo que %asta % n O - la ec) ; es conser'adora)
. CONCLSIONES / RECOMENDACIONES .
*a técnica de auscultación de suelos usando el Cono de Peck es única en el mundo y no cuenta con una norma de ensayo que la a'ale) "e recomienda al Comité Encargado de la 5e'isión de la norma E)- del 5)+)E), presentar a 2+DEC0P2, una norma espec:9ica denominada “Prue$a de Penetración Dinámica con el Cono de Peck”, ela$orada en $ase a la norma espa&ola /+E ;B.H;.
igura
=) Correlación entre "PT y CP para di9erentes suelos arcillosos sin +))
.
El CP permite un registro continuo pero “ciego” de la resistencia a la penetración, ya que no es posi$le conocer los tipos de suelos que está atra'esando, por lo que requiere de técnicas adicionales de in'estigación para su 'alidación, tales como calicatas, trinc%eras o per9oraciones, incluyendo muestreo) Esto in'alida a las auscultaciones %ec%as con el CP en el 9ondo de per9oraciones %ec%as para prue$as "PT)
.
*a correlación * O )- * c , solamente %a sido 'alidada para suelos arenosos 9inos del tipo "P >3oreno, D) G) G) !;<
.
*a correlación * O ;) * c que algunos Consultores utilian para suelos arcillosos, no %a sido 'alidada y puede inducir a gra'es errores por eceso, por lo que se recomienda e9ectuar correlacionar un "PT por cada tres CP como máimo, en suelos arcillosos)
.
+o es posi$le esta$lecer una correlación entre el * del "PT con el % n del CP en suelos gra'osos, con gra'a o con $oloner:a, toda 'e que el "PT no es aplica$le a esos tipos de suelos) En consecuencia, el Cono de Peck no de$e usarse en ningún tipo de suelo gra'oso, a menos que se quiera 'eri9icar una pro9undidad o potencia) En este caso, se recomienda cam$iar el Cono de Peck !a F, 'er igura B# por el cono del DP"8 !a <F, 'er igura -#, a 9in de conseguir un mayor tra$a(o espec:9ico de %inca por golpe)
*as conclusiones a continuación descritas resaltan los aspectos positi'os y negati'os encontrados en el a(uste de la correlación) 3ientras que las recomendaciones inciden en nuestra propuesta para superar las de9iciencias y pro$lemas encontrados) ;) El estudio geotécnico pre'io a la construcción de cualquier o$ra ci'il, permite conocer el tipo y resistencia de los materiales de apoyo de la 9undación) 4s: mismo, posi$ilita identi9icar la presencia de suelos pro$lemáticos tales como arcillas
epansi'as, suelos orgánicos, rellenos de escom$ros o $asuras, antiguas piletas de petróleo enterradas, etc) I) 4 grandes rasgos podemos di9erenciar dos tipos de ensayo de penetración uno el propio de los conos tanto estáticos como dinámicos y el otro re9erido al ensayo de penetración estándar) Tanto el ensayo de penetración estándar como la auscultación con el cono de Peck, son ensayos de penetración dinámica, tomando en cuenta algunas 'ariantes en los accesorios del penetrómetro que son di9erentes en el ensayo de "PT y en la auscultación con el cono de Peck) B) El ensayo de auscultación con el cono de Peck es un equipo usado en el Perú y no se encuentra en ninguna otra parte del mundo como técnica de auscultación de suelos) Este ensayo tiene una 'enta(a so$re el ensayo de "PT, al tener una %inca continua y por lo tanto más rápida) De igual manera el cono de Peck resulta muc%o más económico en relación al "PT) J) El ensayo de "PT se realia pre9erentemente en los suelos granulares como son las arenas, en cam$io, para suelos arcillosos presenta $astantes di9icultades de interpretación, al igual en suelos que contienen gra'as se de$erá tener cuidado con la in9luencia que generen el tama&o de las part:culas del suelo) -) *a in'estigación se concentró en la re'isión de la correlación entre los ensayos de "PT y las auscultaciones con el cono de Peck en suelos granulares sin presencia de ni'el 9reático, para los propósitos del análisis estad:stico se prescindirá de aquellos estudios cuyos terrenos no enca(en dentro de este requerimiento) 0tro requerimiento, será un criterio grá9ico de depuración, a tra'és del cual se %an descartado algunos estudios o parte de ellos) ) "e o$tu'o un total de B< estudios, de los cuales se %an descartado < estudios por presentar suelos arcillosos o arenosos con contenidos de arcilla o algunos deri'ados de arcilla) De tal modo, %an quedado un total de B estudios, que serán los que se usarán en el modelo estad:stico para o$tener la correlación entre am$os ensayos) "i $ien es cierto que cada estudio %a sido realiado en distintos suelos y que cada ensayo es independiente del resto, las técnicas aplicadas %an sido las mismas, por lo que se puede in9erir que los 'alores o$tenidos en cada estudio pro'ienen de una misma distri$ución incondicional de datos) =) 4dicionalmente, de$ido a la similitud entre am$as técnicas de auscultación, se puede presumir que la serie generada a partir de los datos recopilados son realiaciones de la misma 'aria$le estocástica que o$edecen a una misma distri$ución pro$a$il:stica) En consecuencia, es raona$le entre'er que eiste una correlación entre am$as 'aria$les y que la misma puede eplicarse de manera académica con %erramientas estad:sticas) H) Del total de B estudios, se tiene un total de ;; ensayos para correlacionar tanto de "PT como de cono de Peck) De igual modo, se o$tiene un total de ;II ensayos adicionales) Con estas consideraciones, se %a podido recolectar un total de ;I= pares de datos de la 9ormaA +, Cn) <) Con la data de ;I= pares de datos, se %io un modelo de regresión lineal, de la 9orma ; ; y $ ) , que aseme(a la relación de las 'aria$les con una l:nea recta que minimia la suma de cuadrados de los errores muestrales) El 'alor de ; $ es el que se de$e comparar con el 'alor de )- que es el que se 'iene usando en la actualidad en el pa:s) Desarrollando el método de m:nimos cuadrados para una normaliación de =
nuestros pares de datos se o$tu'o un 'alor de $; );== ) Este 'alor se o$tu'o con una muestra que no cumpl:a con la normalidad de los residuos, de tal manera que se procedió a eliminar los outliers) =
;) Después de %acer la depuración de los outliers, la muestra se redu(o a << de pares de datos con lo cual se o$tu'o el 'alor de $; )J
;;) 0tro correlación que se e'aluó es considerando los 'alores de +V=- y CnV;-, donde se o$tu'o una data de =HI pares de datos, que arro(aron una correlación de )JI-, la cual tam$ién se 'alidó estad:sticamente) ;I) Considerando las correlaciones en 9unción a la pro9undidad de la per9oración se o$tu'ieron 'alores que estad:sticamente tam$ién son iguales y signi9icati'os con la correlación usada actualmente) ;B) Es imprescindi$le el uso del ensayo de "PT en estudios de o$ras importantes o por algún requerimiento del contratista) ;J) En muestras peque&as se puede disponer prescindir de los 'alores de +V=- y CnV;- ;-) En consecuencia, con los resultados o$tenidos anteriormente, se puede a9irmar que la correlación que se 'iene usando en la actualidad en nuestro pa:s, entre los resultados del ensayo de "PT y el cono de Peck, es con9ia$le y se está tra$a(ando del lado de la segurida d.
Rec%$e!&ci%!e4 ;) "i $ien es cierto que la correlación o$tenida 'alida y re9uera a la actualmente utiliada, +O)-Cn, a lo largo del tra$a(o se %a %ec%o én9asis en su 'aria$ilidad) Por e(emplo el caso presentado en el estudio 3 I) Estas posi$les pertur$aciones del 'alor promedio de la correlación %acen que en estudios de importancia la realiación de ensayos "PT resulte imprescindi$le) "e recomienda además en caso se pretenda realiar auscultaciones con cono de Peck que se realice un a(uste de la medida de correlación para el proyecto y se tra$a(e con ella) I) 0tra recomendación que se %ace, es la necesidad de realiar una +orma Técnica que permita estandariar el procedimiento y equipo utiliado en el ensayo de Cono de Peck en el Perú) Esto principalmente, a la gran di9usión de este ensayo en el pa:s, y al 9actor %umano que in9luye en la e(ecución del ensayo) 3uc%os de los sondistas son emp:ricos y %an aprendido de otros y no tienen muc%as nociones técnicas so$re los ensayos)
