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FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA Y URBANISMO. ESCUELA: INGENIERIA CIVÍL. INFORME: “ENSAYO
DE PENETRACION ESTANDAR”. A.S.T.M.D1589 -T. Docente
: Ing. Coronado Zuloeta Omar
Curso
: Mecánica de suelos y rocas
Ciclo:
IV
Alumno: Julca Mendoza Wilmer Omar GRUPO: GRUPO Nº4
Fecha de práctica de laboratorio: miércoles, 1 de julio de 2015 Fecha de Presentación: miércoles, 8 de julio de 2015
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INTRODUCCIÓN
El ensayo de penetración estándar o SPT (del inglés Standard Penetration Test), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico. Este tipo de ensayo corresponde a los denominados ensayos dinámicos de penetración y fue estandarizado por el profesor K. Terzaghi en el año 1925.. La prueba de penetración estándar se basa en la conducción de un dispositivo para toma de muestras, golpeado por un peso de choque ram m [kg] que se arroja desde una altura h[m] a un yunque o una cabeza de perforación. El número de golpes N, necesarios para penetrar en un dispositivo de muestreo por un llamado intervalo de profundidad de penetración, se denomina resistencia a la penetración. Los resultados de las pruebas de penetración estándar se presentan como una serie de golpes N a una cierta distancia, a la que el dispositivo (espolón con cabeza o yunque) perforado en el suelo o roca, respectivamente. Esta distancia se llama intervalo de profundidad de penetración d [m]. El valor de este parámetro se asume comúnmente que es igual a 0,3 m. Para algunos tipos de tareas de este valor puede variar. La relación energética de un dispositivo de prueba Er [%] representa la relación real de la energía Emeas y la energía calculada Etheor de ram.
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INDICE
1.
GENERALIDADES.................................................................................................3
2.
OUTLINE................................................................................................................ 4 2.1.
OBJETIVO:.....................................................................................................4
2.2.
ALCANCÉ:......................................................................................................4
2.3.
PREPARACIÓN Y PROCEDIMIENTO:...........................................................4
2.4.
RESULTADOS:...............................................................................................7
2.5.
DISCUSIÓN:...................................................................................................9
2.6.
CONCLUSIONES............................................................................................9
2.7.
REFERENCIAS...............................................................................................9
2.8.
ANEXOS......................................................................................................... 9
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1. GENERALIDADES La prueba de penetración estándar (SPT) sirve principalmente para la determinación de parámetros de deformación y resistencia de los suelos. Las pruebas de campo adquieren una gran importancia en los suelos muy susceptibles a la perturbación y cuando las condiciones del terreno varían en sentido horizontal y vertical. El método de prueba in situ más ampliamente utilizado es el de penetración. El SPT (standard penetration test) o ensayo de penetración estándar, es un tipo de prueba de penetración dinámica, que es empleado para realizar ensayos en terrenos que se requiere realizar un reconocimiento geotécnico
2. OUTLINE
2.1. OBJETIVO: Determinar la Compacidad y la Capacidad de Soporte del suelo. -Hallar correlación entre: -El número de golpes, N, medido y la compacidad y la resistencia a la compresión simple por medio de tablas o ábacos ya existentes.
2.2. ALCANCÉ: EQUIPO o o o
Pesa de 140 lb. con una altura de caída de 30 plg. Barras y brazos de perforación Muestrador o tubo partido con las siguientes dimensiones:
o o o o o
Largo: 50 cm. Diámetro exterior: 51 mm. Diámetro interior: 35 mm. Peso total: 70 N. (16 lb.). Trípode de carga Flexómetro. Parafina sellante. Fundas de plástico. Tarjetas de identificación.
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2.3.
PREPARACIÓN Y PROCEDIMIENTO:
2.3.1. PREPARACIÓN: El método de Penetración Estándar es el más ampliamente usado para la exploración de suelos, y comprende dos etapas: EL SONDEO: Consiste en hacer una perforación con barreno, inyección de agua o sondeo rotatorio usando un taladro con movimientos de rotación de alta velocidad y circulando agua para extraer los detritos. En los suelos firmes el sondaje se mantiene abierto por la acción del arco del suelo; en las arcillas blandas y en las arenas situadas debajo del nivel freático, el sondaje se mantiene abierto hincando un tubo de acero (tubo de entibado o camisa).
Penetrómetro en el barreno utilizado como camisa de revestimiento
EL MUESTREO: Se realiza el sondeo hasta la profundidad establecida, y a continuación se lleva al fondo de dicha perforación una cuchara normalizada que se hinca 15 cm (6’’). en la capa a reconocer, a fin de eliminar la zona superficial parcialmente alterada, por efectos del procedimiento utilizado durante la ejecución del sondaje. Se hace una señal sobre el varillaje y se cuenta el número de golpes (N) necesarios para hincar de nuevo la cuchara, la profundidad de 30 cm (12’’). Utilizando la pesa de 63.5 kg con una altura de caída de 76.2 cm. Entonces el parámetro medido será: N=N1+N2, donde: N1: Es el número de golpes necesarios para hundir el toma muestras 15cm.
6 N2: Es el número de golpes que se necesita para hundir los 15 cm. restantes del toma muestras.
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Si por algún motivo el número de golpes necesarios para hincar cualquier intervalo de 15 cm es superior a 50, entonces el resultado del ensayo deja de ser la suma que se indica anteriormente para convertirse en RECHAZO, teniéndose que anotar la longitud hincada en el tramo en el cuál se han alcanzado los 50 golpes. El ensayo se da por finalizado cuando se alcanza este valor. Finalmente se abre la cuchara partida y se toma la muestra de su interior, para realizar los ensayos correspondientes, (contenido de humedad, granulometría, límites de consistencia, peso específico). Las muestras recuperadas en el penetrómetro que mantienen su forma cilíndrica pueden ser usadas para pruebas de compresión sin confinamiento. Se recomienda que las muestras recuperadas del suelo se introduzcan en unos recipientes herméticos, en los que se fijaran unas etiquetas donde mencionen: localización, denominación del sondeo, fecha, numero de muestra, profundidad de ensayo, resistencia a la compresión del terreno.
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2.3.2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 1.- Perforamos 1 metro en lo cual unos 45 cm como el inicio. Los cuales los últimos 30 cm sondea. 2.- Se coloca la guía más cada partida en dentro del hoyo su caída libre es 30 pulg de peso 140 lb.
3.- Se prende el motor para alzar el yunque y colocar encima la guía y empezar a dar los golpes. 4.- la cual se procedió a dar 2,4 y 5 golpes, la cual cada partida estaba marcada cada 15 cm.
2.4.
RESULTADOS:
El valor de N (Número de golpes necesarios para hincar un toma-muestras de 30 cm. de longitud en un estrato de suelo, una profundidad que generalmente varía de metro en metro) se determina sumando los valores de N1 + N2, entonces: N=N1+N2 Donde: N1: Número de golpes necesarios para hincar el toma-muestras 15cm. N2: Número de golpes necesarios para hincar el toma-muestras otros 15 cm. -
A partir del N del ensayo S.P.T. se pueden determinar la Resistencia a la Penetración y la Presión Admisible. Resistencia a la Penetración:
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R p=Nx 4 -
Presión Admisible:
σ adm= -
N kg/cm 2 8
En nuestra práctica el valor de la resistencia a la compresión simple qu es:
σ adm=
(N 1+ N 2+ N 3) kg/cm 2 8
Otro parámetro que se puede determinar a partir del N obtenido y de la clasificación posterior del suelo, es el Grado de Compacidad en caso de suelos arenosos y la consistencia en caso de suelos arcillosos, esto mediante tablas que relacionan los mencionados valores:
COMPACIDAD (Suelo Granular) Muy suelta Suelta Compacta Densa Muy Densa
Grado de Compacida d < 0.2 0.2 – 0.4 0.4 – 0.6 0.6 – 0.8 > 0.8
CONSISTENCI A (Suelos Cohesivos) Muy blanda Blanda Mediana Compacta Muy compacta Dura
N (S.P.T.) <4 4 – 10 10 – 30 30 – 50 > 50
N (S.P.T.) <2 2-4 4-8 8 - 15 15 - 30 > 30
Resistencia a La Penetración Estática < 20 20 – 40 40 – 120 120 – 200 > 200
qu
φ < 30 30 – 35 35 – 40 40 – 45 > 45
(kg/cm2)
Resistencia a la Compresión Simple < 0.25 0.25 – 0.50 0.5 – 1 1–2 2–4 >4
INFLUENCIA DEL NIVEL FREATICO: La cuchara normalizada, puede variar en la arena fina, según la situación del nivel freático. Si llamamos N’ al número de golpes registrados en un ensayo realizado por debajo del nivel freático, el valor equivalente N que debe considerarse en el cálculo que está dado por la expresión siguiente debida a Terzaghi y Peck.
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1 ' N=15+ ( N −15 ) 2 CAUSAS DEL ERROR.- es evidente que las relaciones anteriormente señaladas solamente son aproximadas. En efecto, pueden influir en los valores de N muchos factores y particularmente:
El estado de la superficie inferior y exterior de la cuchara, que si están oxidadas o abolladas pueden modificar considerablemente el rozamiento en las capas atravesadas. La posición del nivel freático respecto del ensayo. La forma y la superficie de los orificios o ventanas de expulsión del agua. La posición relativa del fondo del taladro con respecto al límite inferior del entubado al comienzo de la hinca. El tiempo transcurrido entre la perforación del taladro y la ejecución del ensayo SPT propiamente dicho. Por último, la flexibilidad del varillaje que absorbe una parte de la energía. En el caso de sondeos muy profundos, Camnefort ha propuesto eliminar este inconveniente utilizando en la hinca una destiladora.
Entre los factores importantes que pueden afectar a los resultados del SPT, Fletcher señala además:
La variación de altura de caída de la maza. El empleo de varillaje más pesado que el previsto. La elevada longitud de varillaje (por encima de 15 cm.). La caída libre de la masa obstaculizada por cualquier causa. El descuido en el número de golpes o en la medida de la penetración.
Es fundamental no sobre valorar la significación del calificativo Standard. Efectivamente, las características de los aparatos no son uniformes en los distintos países, e incluso dentro de un mismo país, como en Estados Unidos o en el Brasil, por ejemplo donde hay varios tipos de SPT. CALCULO DEL ANGULO DE FRICCION INTERNA, POR MEDIO DE LA PRUEBA DE PENETRACIÓN ESTANDAR (SPT) Número de golpes (SPT) 60 Criterio N17 (bowles)
f= ángulo de fricción interna 44.64
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Criterio correlación Peck, Hanson, Thorburn
42.70
El Grado de Compacidad en caso de suelos arenosos y la consistencia en caso de suelos arcillosos, esto mediante tablas que relacionan los mencionados valores:
COMPACIDAD (Suelo Granular) Muy suelta Suelta Compacta Densa Muy Densa
Grado de Compacida d < 0.2 0.2 – 0.4 0.4 – 0.6 0.6 – 0.8 > 0.8
N (S.P.T.) <4 4 – 10 10 – 30 30 – 50 > 50
Resistencia a La Penetración Estática < 20 20 – 40 40 – 120 120 – 200 > 200
φ < 30 30 – 35 35 – 40 40 – 45 > 45
2.5. DISCUSIÓN: ¿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
¿Qué elementos afectan el desarrollo de un Ensayo SPT?
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2.6.
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.
CONCLUSIONES
El ensayo de penetración estándar es un herramienta útil y practica para determinar la capacidad de soporte del suelo. La capacidad de soporte es utilizada en el dimensionamiento de los cimientos de una estructura. Ademas de obtener la capacidad de soporte, el ensayo permite obtener muestras de suelo para realización de otros ensayos que permiten cuantificar la propiedad índice y de resistencia de un suelo. Se llega a la conclusión de que se pudo cumplir satisfactoriamente con el objetivo pretendido que era aprender un método sencillo para determinar la resistencia de un suelo a la penetración expresada por el número de golpes necesario para penetrar 30 cm.
2.7.
REFERENCIAS
•
Braja M. Das. Fundamentos de ingeniería geotécnica.
•
http://www.finesoftware.es/ayuda-en-linea/geo5/es/prueba-de-penetracionestandar-spt-01/
•
https://www.academia.edu/5346267/ENSAYO_DE_PENETRACION_ESTANDA R_Standard_Penetration_Test_ASTM
•
http://www.monografias.com/trabajos-pdf2/geotecnia-mundo-explorartierra/geotecnia-mundo-explorar-tierra.pdf
•
Ing. Oscar Neyra G.
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2.8. ANEXOS
Colocación del instrumento para la perforación
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Estrato color marrón ( arcilla).
