Ensayo de Penetracion Estandar (Spt)

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT) CARLOS COLLAZOS OLIVER GONZALEZ CARLOS ANTE DIEGO BRAVO ANGEL CONCHA

UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD FACUL TAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA 2006

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT) 1.

INTRODUCCION

2.

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT)

3.

CORRECCIONES Y CORRELACIONES


INTRODUCCION 



El ensayo de penetración estándar (SPT), desarrollado por Terzagui a finales de los años 20, es el ensayo in situ más popular y económico para obtener infor mación geotécnica del subsuelo. Se estima que el 85 % a 90 % de los diseños de las cimentaciones convencionales de Norte y Sur América se basan en los valores de N medidos en el SPT


INTRODUCCION 

A pesar de que el ensayo se estandarizó desde 1958 como el ASTM D-1586, y que se han venido realizando revisiones periódicamente, las evaluaciones realizadas en Norteamérica indican que son muchas las variables que influyen en los valores de N 

Entre otras:      

El tipo y estado de los equipos de perforación La destreza de los operadores El tipo y estado de las cucharas muestreadoras La dimensión y estado del varillaje La for ma y tamaño del cabezote etc..


OBJETIVOS DE PRUEBA SPT 

 

Obtener la medida de la resistencia a la penetración con un muestreador en un suelo no cohesivo Tomar muestras representativas del suelo Hallar correlación entre:  

El # de golpes, N, medido y la compacidad, N y la resistencia a la co mprensión simple por medio de tablas o ábacos ya existentes.


EQUIPO 1.

Equipo de perforacion

Penetrómetro tubo partido

Penetrómetro en el barreno utilizado co mo camisa de revestimiento


EQUIPO 2.

Varillas para

uestreo

m


EQUIPO 3.

Muestreador de tubo partido


EQUIPO 4.

Martinete de 140lbs. de peso con siste ma de caída

Equipo de perforación: el martinete se encuentra en su máxima elevación para ser accionado

El martinete desciende para golpear el Penetrómetro que se encuentra dentro del pozo.


PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 

El ensayo en si consiste en hincar el tubo partido para que penetre 30 c m (1PIE) en el terreno, ayudados de un martillo de 140 lbs de peso y una altura de caída de 75 c m, contabilizándose el número de golpes ³N´.


PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 1.

Para efectuar la prueba el muestreador se enrosca al extremo de la tubería de perforación y se baja hasta la profundidad donde se encuentra el manto arena sobre el cual se va hacer la prueba. Previamente el fondo del pozo debe haberse limpiado cuidadosamente para garantizar que el material no este alterado.



Se coloca el martillo en posición guiado por la tubería de perforación, elevándolo con un cable accionado manual o mecánicamente, el cual se encuentra suspendido del trípode con polea



Se marca el extremo superior de la tubería de perforación en tres partes, cada una de 15 c m para la posterior observación del avance del muestreador bajo el i mpacto del martillo.



Se deja caer el martillo sobre el cabezote de la tubería de perforación y se contabiliza el nú mero de golpes aplicado con la altura de caída especificada, para cada uno de los seg mentos de 15cm marcados. No se tienen en cuenta los golpes para el primer segmento puesto que es el de penetración inicial al terreno. Se su man los golpes aplicados para que penetre el tubo en el segundo y tercer segmento, obteniéndose así el valor de ³N´.



Se lleva a la superficie el muestreador y se abre; debe registrarse la longitud de la muestra recobrada, su peso y describir sus características en cuanto a color, unifor midad etc.



Se lleva a la superficie el muestreador y se abre; debe registrarse la longitud de la muestra recobrada, su peso y describir sus características en cuanto a color, unifor midad etc.

Repítase los pasos anteriores cuantas veces sea necesario para deter minar la variación de los pará metros de resistencia con la profundidad o con el nú mero de estratos.


PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Debe tenerse en cuenta lo siguiente:  



El ensayo es aplicable solo a suelos arenosos. Si en un manto de arena existen bajos contenido grava, tan solo una de ellas puede invalidar el ensayo. En arenas muy finas situadas bajo el nivel freático el valor de ´N´ debe corregirse pues resultaría mayor que el dado por una arena seca, debido a la baja per meabilidad de ésta, que impide que el agua e migre a través de los huecos al producirse el impacto. Empíricamente se ha encontrado que en estos casos el valor de N puede corregirse mediante la siguiente expresión aplicable cuando la penetración sea mayor de 15 golpes en arenas finas y saturadas.

N¶ = 15 + 1/2 ( N - 15 )

N¶: valor corregido del índice de penetración y N: valor obtenido en el ensayo.

CORRECCIONES Aunque se denomina "estándar", el ensayo tiene muchas variantes y fuentes de diferencia, en especial la energía que llega al tomamuestras, entre las cuales sobresalen (Bowles, 1988): 1. Equipos producidos por diferentes fabricantes 2. Diferentes configuraciones del martillo de hinca, de las cuales tres son las más comunes a) El antiguo de pesa con varilla de guía interna b) El martillo anular ("donut") c) El de seguridad 3. La form a de control de la altura de caída: a) Si es manual, cómo se controla la caida b) Si es con la manila en la polea del equipo depende de: el diámetro y condición de la manila, el diámetro y condición de la polea, del nú mero de vueltas de la manila en la polea y de la altura c) Si hay o no revestimiento interno en el tomamuestras, el cual nor malmente no se usa. 4. La cercanía del revestimiento externo al sitio de ensayo, el cual debe estar alejado. 5. La longitud de la varilla desde el sitio de golpe y el tomamuestras. 6. El diámetro de la perforación 7. La presión de confinamiento efectiva al tomamuestras, la cual depende del esfuerzo vertical efectivo en el sitio del ensayo.

CORRECCIONES Para casi todas estas variantes hay factores de corrección a la energía teórica de referencia Er y el valor de N de campo debe corregirse de la siguiente for ma (Bowles,1988): Ncrr = N x Cn x h1 x h2 x h3 x h4 En la cual: Ncrr = valor de N corregido N = valor de N de campo Cn = factor de corrección por confinamiento efectivo h1 = factor por energía del martillo (0.45  h1  1) h2 = factor por longitud de la varilla (0.75  h2  1) h3 = factor por revestimiento interno de tomamuestras (0.8  h3  1) h4 = factor por diámetro de la perforación ( > 1 para D> 5'", = 1.15 para D=8") Para efectos de este artículo se considerará que h2 = h3 = h4 = 1 y solamente se tendrán en cuenta los factores h1 y Cn.

CORRECCIONES Corrección por Energía (h1) Se considera que el valor de N es inversamente proporcional a la energía efectiva aplicada al martillo y entonces, para obtener un valor de Ne1 a una energía dada "e1", sabiendo su valor Ne2 a otra energia "e2" se aplica sencillamente la relación:

Ne1 = Ne2 x (e2/e1)

CORRECCIONES Corrección por Confinamiento (Cn) Este factor ha sido identificado desde hace tiempo (Gibbs y Holtz, 1957) y se hace por medio del factor Cn de for ma tal que: Ncorr = N1 = Cn x N Existen numerosas propuestas, entre las que se destacan las siguientes: Peck Cn = log(20/Rs)/log(20) Seed Cn = 1- 1.25log(Rs) Meyerhof-Ishihara Cn = 1.7/(0.7+Rs) Liao-Whitman Cn = (1/Rs)0.5 Skempton Cn = 2/(1+Rs) Seed-Idriss Cn = 1- K*log Rs (Marcuson) (K=1.41 para Rs < 1; K=0.92 para Rs  1) González (Logarit mo) Cn = log (10/Rs) Schmertmann Cn = 32.5/(10.2+20.3Rs)

Se ha estandarizado a un esfuerzo vertical de referencia vr¶ = 1 kg/c m 2 = 1 atm ósfera = pa , com o función del parám etro Rs, definido por: Rs = v¶/ pa

En general se recomienda que Cn  2.0, por lo cual la for mulación de Skempton es la única que cumple exactamente esta recomendación para Rs = 0.


CORRELACIONES Está la más antigua que relaciona los resultados del SPT y la resistencia a la comprensión simple dada en la tabla siguiente:

N

CONSISTENCIA

IDENTIFICACION EN EL CAMPO

Psat ( Kn/m3)

qu ( KPA)

Penetrable fácilmente varios centímetros con el puño

16-19

25

2

Muy blanda

2-4

Blanda

Penetra fácilmente el pulgar varios cm

16-19

25 -50

4-8

Media

Se requiere un esfuerzo moderado para penetrar varios cm con el pulgar

17-20

50-100

8-16

Rigido

Se identifica fácilmente con el pulgar

19-22

100-200

16-32

Muy Rigido

Se identifica con la uña del pulgar

19-22

200-400

"32

Duro

Difícil de rayar con la uña del pulgar

19-22

"400


CORRELACIONES RELACION EMPIRICA ENTRE EL SPT Y VARIAS PROPIEDADES DEL SUELO


CORRELACIONES La profundidad a la que se hace la prueba SPT, influye en el resultado, debido al confina miento a que se encuentra el suelo, seed(1979), propone corregir el valor de N, mediante la siguiente expresion. N1= N * CN CN =0.77* log10 (20)/ o Donde: N1= Numero de golpes corregido N = Numero de golpes registrado en el ca mpo CN= Factor de correcion o = presion vertical efectiva a la profundidad de la prueba Esta ecuacion es valida para  `o > 2.5 T/m2 Para obtener la co mpacidad relativa y el angulo de friccion interna se pueden utilizar las siguientes tablas

COMPACIDAD

DENSIDAD RELATIVA (Dr)

N (SPT)

Muy suelto

< 0.15

<4

Suelto

0.15 ± 0.35

4 ± 10

Medianamente duro

0.35 ± 0.65

10 ± 30

Denso (compacto)

0.65 ± 0.85

30 ± 50

Muy denso

Tabla.

0.85 ±

1.00

> 50

Correlacion para suelos no cohesivos entre Dr, compacidad y N (Hunt, 1984)


CORRELACIONES material

compacidad

Dr (%)

N(1)

Densidad seca

Indice de poros (e)

Angulo friccion interna

GW

Densa Medianamente densa suelta

75

90

2.21

0.22

50

55

2.08

0.28

25

< 28

1.97

0.36

40 36 32


75

70

2.04

0.33

50

50

0.39

25

< 20

1.92 1.83


75

1.89 1.79 1.70

0.43

25

65 35 < 15


75

50

25

30 < 10

1.76 1.67 1.59

0.52

50


75

45 25

25

<8

1.65 1.55 1.49

0.62

50


75

35 20

25

<4

1.49 1.41 1.35

0.80

50

GP

SW

SP

SM

ML

50

0.47

0.49 0.57

0.60 0.65

0.74 0.80

0.90

1.00

Tabla. Propiedades comunes de los suelos No cohesivos (Hunt, 1984)

38 35 32 37 34 30 36 33 29 35 32 29 33 31 27

Gracias!

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