UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER INGENIERIA CIVILENSAYO DE PENETRACION ESTANDARStandard Penetration TestASTM D 1586DESCRIPCIN:Las pruebas de campo adquieren una gran importancia en los suelos muy susceptibles a la perturbacin y cuando las condiciones del terreno varan en sentido horizontal y vertical. El mtodo de prueba in situ ms ampliamente utilizado es el de penetracin.El SPT (standard penetration test) o ensayo de penetracin estndar, es un tipo de prueba de penetracin dinmica, que es empleado para realizar ensayos en terrenos que se requiere realizar un reconocimiento geotcnico.OBJETIVOS DEL ENSAYO S.P.T.: Determinar la Compacidad y la Capacidad de Soporte del suelo no cohesivo Tomar muestras representativas del suelo Hallar correlacin entre: El nmero de golpes, N, medido y la compacidad y la resistencia a la compresin simple por medio de tablas o bacos ya existentesPRINCIPIO DEL ENSAYO:El ensayo SPT se realiza en el interior de sondeos durante la perforacin, consiste bsicamente en contar el nmero de golpes (N) que se necesitan para introducir dentro de un estrato de suelo, un toma muestras (cuchara partida hueca y cilindrica) de 30 cm de largo, dimetro exterior de 51mm e interior 35mm, que permite realizar tomas de muestra naturalmente alterada en su interior, a diferentes profundidades (generalmente con variacin de metro en metro). El peso de la masa esta normalizado, as como la altura de cada libre, siendo stos respectivamente 63.5 kg y 76.2 cm.DONDE SE REALIZA:Este ensayo se realiza en depsitos de suelo arenoso y de arcilla blanda; no es recomendable llevarlo a cabo en depsitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daos que podra sufrir el equipo de perforacin al introducirlo dentro de dichos estratos.EQUIPO: Pesa 63.5 kg con una altura de cada de 76.2 cm Barras y brazos de perforacin Toma muestra o tubo partido con las siguientes dimensiones: Largo: 50 cm Dimetro exterior: 51 mm Dimetro interior: 35 mm Peso total 70N (16 lb.) Trpode de carga Flexmetro Fundas de plstico Tarjetas de identificacin

Trpode de carga; toma muestrasPROCEDIMIENTO:El mtodo de Penetracin Estndar es el ms ampliamente usado para la exploracin de suelos, y comprende dos etapas:EL SONDEO:Consiste en hacer una perforacin con barreno, inyeccin de agua o sondeo rotatorio usando un taladro con movimientos de rotacin de alta velocidad y circulando agua para extraer los detritos.En los suelos firmes el sondaje se mantiene abierto por la accin del arco del suelo; en lasarcillas blandas y en las arenas situadas debajo del nivel fretico, el sondaje se mantiene abiertohincando un tubo de acero (tubo de entibado o camisa).

Penetrmetro en el barreno utilizado como camisa de revestimiento

EL MUESTREO:Se realiza el sondeo hasta la profundidad establecida, y a continuacin se lleva al fondo de dicha perforacin 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 ejecucin del sondaje.Se hace una seal sobre el varillaje y se cuenta el nmero 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 cada de 76.2 cm.Entonces el parmetro medido ser: N=N1+N2, donde:N1: Es el nmero de golpes necesarios para hundir el toma muestras 15cm.N2: Es el nmero de golpes que se necesita para hundir los 15 cm. restantes del toma muestras.

Si por algn motivo el nmero 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, tenindose que anotar la longitud hincada en el tramo en el cul 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, granulometra, lmites de consistencia, peso especfico).Las muestras recuperadas en el penetrmetro que mantienen su forma cilndrica pueden ser usadas para pruebas de compresin sin confinamiento.Se recomienda que las muestras recuperadas del suelo se introduzcan en unos recipientes hermticos, en los que se fijaran unas etiquetas donde mencionen: localizacin, denominacin del sondeo, fecha, numero de muestra, profundidad de ensayo, resistencia a la compresin del terreno.

CALCULOS:El valor de N (Nmero de golpes necesarios para hincar un toma-muestras de 30 cm. de longitud en un estrato de suelo, una profundidad que generalmente vara de metro en metro) se determina sumando los valores de N1 + N2, entonces:N=N1+N2Donde:N1: Nmero de golpes necesarios para hincar el toma-muestras 15cm.N2: Nmero 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 Penetracin y la Presin Admisible. Resistencia a la Penetracin:

Presin Admisible:

En nuestra prctica el valor de la resistencia a la compresin simple qu es:

Otro parmetro que se puede determinar a partir del N obtenido y de la clasificacin 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)Grado deCompacidadN (S.P.T.)Resistencia aLa PenetracinEsttica

Muy suelta< 0.2< 4< 20< 30

Suelta0.2 0.44 1020 4030 35

Compacta0.4 0.610 3040 12035 40

Densa0.6 0.830 50120 20040 45

Muy Densa> 0.8> 50> 200> 45

CONSISTENCIA(Suelos Cohesivos)N(S.P.T.) (kg/cm2)Resistencia a laCompresin Simple

Muy blanda< 2< 0.25

Blanda2 - 40.25 0.50

Mediana4 - 80.5 1

Compacta8 - 151 2

Muy compacta15 - 302 4

Dura> 30> 4

INFLUENCIA DEL NIVEL FREATICO: La cuchara normalizada, puede variar en la arena fina, segn la situacin del nivel fretico.Si llamamos N al nmero de golpes registrados en un ensayo realizado por debajo del nivel fretico, el valor equivalente N que debe considerarse en el clculo que est dado por la expresin siguiente debida a Terzaghi y Peck.

CAUSAS DEL ERROR.- es evidente que las relaciones anteriormente sealadas 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 estn oxidadas o abolladas pueden modificar considerablemente el rozamiento en las capas atravesadas. La posicin del nivel fretico respecto del ensayo. La forma y la superficie de los orificios o ventanas de expulsin del agua. La posicin relativa del fondo del taladro con respecto al lmite inferior del entubado al comienzo de la hinca. El tiempo transcurrido entre la perforacin del taladro y la ejecucin del ensayo SPT propiamente dicho. Por ltimo, la flexibilidad del varillaje que absorbe una parte de la energa. 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 seala adems: La variacin de altura de cada de la maza. El empleo de varillaje ms pesado que el previsto. La elevada longitud de varillaje (por encima de 15 cm.). La cada libre de la masa obstaculizada por cualquier causa. El descuido en el nmero de golpes o en la medida de la penetracin.

Es fundamental no sobre valorar la significacin del calificativo Standard. Efectivamente, las caractersticas de los aparatos no son uniformes en los distintos pases, e incluso dentro de un mismo pas, como en Estados Unidos o en el Brasil, por ejemplo donde hay varios tipos de SPT.

APLICACIN:Este ensayo tiene como principal utilidad la caracterizacin de suelos granulares (arenas o gravas arenosas) en las que se hace muy difcil o imposible obtener muestras inalteradas para los ensayos en el laboratorio.El valor de los golpes obtenidos en un ensayo de penetracin es un dato indicativo de la consistencia que posee un terreno susceptible de su utilizacin para la caracterizacin o diseo geotcnico.Cuando el terreno que se estudia es grava, la cuchara no puede hincarse en el terreno, pues se dobla, por lo que usualmente su sustituye por una punta maciza de la misma seccin (no normalizada). Por ende en ste caso el ensayo no proporciona muestra y el golpeteo que se obtiene debe corregirse dividiendo por un factor que se considera del orden de 1.5.La frecuencia habitual para la realizacin del SPT a lo largo del sondeo es de un ensayo de 2 a 5 metros, o incluso mayor, en funcin de las caractersticas del terreno.VENTAJAS Se obtiene suelo y un nmero. Sencillo y de bajo costo. Funciona en muchos tipos de suelo. Se puede utilizar en rocas blandas. Disponible en todo el mundo.

DESVENTAJAS Muestra alterada (solo para caracterizacin) Nmero muy crudo para el anlisis. No aplicable en arcillas blandas y limos. Variabilidad e incertidumbre.

EJEMPLO

Con los siguientes datos obtenidos de un ensayo S.P.T., determinar: El nmero de golpes N La resistencia a la penetracin La presin admisible del suelo y el grado de compacidad.

Con los valores de N obtenidos del S.P.T. obtengo un diagrama graficando dichos valores y uniendo los puntos que estos generan con lneas.

En el diagrama, podemos observar que existen dos partes diferentes bien definidas. A partir de esta consideracin existen dos estratos, cada uno con diferente grado de compacidad. El N promedio para cada estrato es precisamente el promedio de los diferentes valores de N obtenidos para cada profundidad. Seguidamente determinar el Grado de Compacidad de cada estrato mediante la tabla que corresponde a la relacin existente entre este parmetro y el N del S.P.T.La resistencia a la penetracin se puede calcular como se mencion anteriormente, con la siguiente expresin: Finalmente obtenemos la Presin Admisible, que se puede calcular mediante la expresin anteriormente mencionada:

Z(m)N(S.P.T.)1020304050N promedioEstratoGrado deCompacidadRp(kg./ cm2)(kg./ cm2)Tipo deSueloSmbolo

139350.651563.9SP-SM

2321283.2SP-SM

3351403.5SP-SM

443440.741724.3SP-SM

5441764.4SP-SM

6461844.6SP-SM

7421684.2SP-SM

8431724.3SP-SM

CONCLUSIONESEl ensayo de penetracin estndar es una herramienta til 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. Adems de obtener la capacidad de soporte, el ensayo permite obtener muestras de suelos para la realizacin de otros ensayos que permiten cuantificar la propiedad ndice y de resistencia de un suelo.

En el Ensayo de Penetracin Estndar, las causas de error que son considerablemente ms importantes que aquellos inherentes en el ensayo mismo son los que ocurren debido a un manejo inapropiado de las herramientas y el equipo al realizar el sondeo.Se llega a la conclusin de que se pudo cumplir satisfactoriamente con el objetivo pretendido que era aprender un mtodo sencillo para determinar la resistencia de un suelo a la penetracin expresada por el nmero de golpes necesarios para penetrar 30 cm.

En el ensayo SPT tiene la ventaja de proporcionar adems la informacin de la naturaleza de las capas atravesadas gracias a la muestra que se extrae.

Para cada tipo de suelo el nmero de golpes es distinto puesto que se debe a los asentamientos de muchos aos (compacidad).BIBLIOGRAFIA

Normas ASTM D1586 y AASHTO T206.Manual de ensayo de materiales (EM 2000)- MTC.Gua de cimentaciones en obras de carretera, Direccin General de Carreteras, Espaa.ngel Muelas Rodrguez- Manual de Mecnica del Suelo y Cimentaciones.Jurez Badillo y otros. Mecnica de Suelos. Ed.Limusa in situ.LABORATORIO DE MATERIALES Y SUELOSProyecto : ____________________________________________________________________Localizacin : __________________________________________________ Sondeo N: _______Elevacin : __________________________________Fecha de Inicio: ____________Nivel Fretico :__________________________________Fecha de Finalizacin: ____________Profundidad(pies)MuestraNClasificacin de CampoN de GolpesRecobro(pulg)

123N

0.0 1.51

1.5 3.02

3.0 4.53

4.5 6.04

6.0 7.55

7.5 9.06

9.0 10.57

10.5 12.08

12.0 13.59

13.5 15.010

15.0 16.511

16.5 18.012

INGENIERIA DE CIMENTACIONES