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Sociedad Mexicana de

Ingeniería Geotécnica, A.C.

XXVII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos

e Ingeniería Geotécnica Noviembre, 2014 – Pto. Vallarta, Jalisco

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.

Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México

The dynamic probing tests and their use in Mexico

Ángel A. Martínez Girón1; Daniel Martín Sánchez2; Daniel Orbezo Parrao3; Miguel Ángel Fernandez Vélez4 1Geólogo consultor, Vorsevi S.A. e-mail: [email protected]

2Geólogo. Director Técnico Vorsevi México S.A de C.V. e-mail: [email protected] 3Ingeniero Civil Geotecnista, Vorsevi México S.A. e-mail: [email protected]

4Geólogo.Director de Departamento de Geotecnia, Vorsevi S.A., e-mail: [email protected]

RESUMEN: Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua consisten en la hinca de una punta de acero acoplada a un tren de varillas mediante la energía que proporciona una masa determinada que se hace caer desde una altura fija. A pesar de su simplicidad, tienen una divulgación muy limitada en la República Mexicana, y no se generaliza su utilización sistemática y rutinaria en campañas de investigación geotécnica. Sin embargo, un conocimiento exhaustivo de sus virtudes y de sus aplicaciones más apropiadas en determinado tipo de suelos y rocas meteorizadas, nos permite sacar una valiosa y rápida información sobre la consistencia y/o compacidad del subsuelo, con costes inferiores al de otros ensayos “in situ”. En el presente artículo, en base a la experiencia acumulada por Vorsevi México estudiamos las características de los ensayos de penetración dinámica continua, los tipos más comunes existentes, sus aplicaciones usuales y su comparación frente al ensayo más popular SPT. También se pondrán de manifiesto las limitaciones que hay que tener en cuenta a la hora de la interpretación de este tipo de ensayos. Finalmente, se recogen dos casos prácticos de aplicación real en varios emplazamientos repartidos por la República Mexicana.

ABSTRACT: The continuous dynamic penetration tests involve the driving of a steel tip attached to a rod train energy provided by a given mass is dropped from a fixed height. Despite their simplicity, have a very limited release in the Mexican Republic, and its systematic and routine use is not widespread on surveys of geotechnical investigation. However, a comprehensive understanding of their benefits and their applications more appropriate in certain types of soil and weathered rock, allows us to make a valuable and accurate information about the consistency and/or relative density of the subsoil, with lower costs than other tests "in situ ". In this paper , based on the experience of Mexico Vorsevi, studied the characteristics of continuous dynamic penetration tests ,the most common classes , their usual applications and compared against the most popular test SPT . It also will highlight the limitations that must be taken into account when interpreting such tests. Finally, several case studies of real application are collected at various sites scattered Mexico.

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XXVII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos

e Ingeniería Geotécnica Noviembre, 2014 – Pto. Vallarta, Jalisco


1 INTRODUCCIÓN

Los ensayos de penetración dinámica son considerados los más antiguos de los ensayos “in situ” y su origen se justifica por la evaluación de la consistencia o compacidad de los suelos “in situ”, recurriéndose en sus inicios a métodos sencillos como hincado de barras, raíles o perfiles metálicos que con el paso del tiempo se van perfeccionando hasta convertirse en dispositivos livianos con la aportación de un cabrestante ligero, de una maza, de un yunque y de varillas adecuadas. Es un ensayo que se asemeja al conocido de penetración estándar (SPT), pero a diferencia de éste, es continuo y no recupera muestra, se va hincando en el terreno una punta adecuada acoplada a un varillaje, con la ayuda de una maza que cae en caída libre desde una altura determinada. El proceso de hinca es continuo y no requiere de entubación o revestimiento, finalizándose el ensayo cuando se alcanza un determinado número de golpes por longitud hincada. Por esta razón, su realización es relativamente rápida, pues requiere muy poco tiempo de preparación para posicionamiento y comienzo del ensayo, así como para la duración del propio ensayo, dependiente de la profundidad de rechazo. Los resultados de los ensayos se representan gráficamente en diagramas de tipo (X,Y) que proporcionan en función de la profundidad alcanzada el número de golpes correspondiente a una penetración dada, normalmente en intervalos de 10 ó 20 cm. Si se conocen adecuadamente las ventajas y posibles limitaciones en su ejecución e interpretación, disponemos de un ensayo muy interesante en el que priman más los aspectos cualitativos sobre los cuantitativos en la información suministrada dependiendo del tipo de suelo. Los ensayos de penetración tienen su inicio a principios del siglo XX, con varios dispositivos iniciales. En 1922 la Compañía Charles R. Gow pasó a ser un departamento de la Raymond Concrete Pile, poniendo a punto Linton Hart y Gordon A. Fletcher un tomamuestras de 2” de diámetro abierto que fue conocido más tarde como Standard Penetration Test (SPT) al normalizarlo K. Terzaghi y R. Peck.

En Suecia se han venido utilizando los ensayos de penetración dinámica en la misma época de aparición del SPT. Sobre 1940, la firma sueca Borros diseña y desarrolla el método “Ram Sounding”, que equivale al conocido penetrómetro dinámico Borros, comúnmente utilizado para estimar la longitud de pilotes hincados trabajando por punta. Después de 1945 su uso se hace extensivo a toda Europa conviviendo con el ensayo de penetración estática CPT, y con los ensayos SPT más generalizados. En países con predominio de suelos de consistencia media y baja el uso del penetrómetro estático CPT es más común que el de penetración dinámica, como por ejemplo Holanda o Suecia, mientras que en zonas o países donde predominan los suelos de mayor consistencia y/o compacidad suele predominar la penetración dinámica sobre la estática. El ensayo de penetración dinámica suele tener mayor versatilidad en su aplicación sobre diferentes tipos de suelos o rocas meteorizadas sobre el de penetración estática, si bien su interpretación es más limitativa.

2 DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO. NORMATIVA. MAQUINARIA

Los ensayos de penetración dinámica continua determinan la resistencia de los suelos y de las rocas blandas a la penetración de una puntaza hincada a golpeo, mediante una maza de masa y altura de caída conocidas. Actualmente están sujetos a normativa de estandarización de acuerdo con la ISO 22476-2:2005. En un dispositivo característico del ensayo, se pueden diferenciar los siguientes términos: - Cabeza de impacto o yunque. Parte del dispositivo de hinca sobre la que golpea la maza y a través de la cual pasa la energía a las barras de hinca.

- Colchón; amortiguador: Se coloca sobre la cabeza de impacto para minimizar el daño al equipo. - Maza:

Martinez Angel A. et al. 3


Parte del dispositivo de hinca que se levanta y se deja caer sucesivamente para proporcionar la energía que consiga la penetración de la puntaza cónica.

- Altura de caída: Altura de caída libre de la maza después de ser soltada. - Dispositivo de hinca. Conjunto formado por la maza, la guiadera, la cabeza de impacto y el sistema de elevación y escape. - Barras o varillaje de hinca. Barras que conectan el dispositivo de hinca con la puntaza cónica. - Puntaza cónica. Puntaza de dimensiones normalizadas que se utiliza para medir la resistencia a la penetración.

Fig. 1. Penetrómetro dinámico típico

- Índice Nxy: Es el número de golpes requerido por el penetrómetro tipo y para hincar la puntaza cónica una longitud definida x expresada en cm. Por ej, NDPSH-B 20.

Existen en la actualidad varios tipos de ensayos de penetración dinámica, que son función de la masa de la maza y de la altura de caída. Los penetrómetros más livianos son los DPL (ligeros), tienen una masa de 10 kg y una altura de caída de 50 cm, aplicándose al rango de suelos más blandos, especialmente recomendable para terrenos con NSPT ≤ 10, donde son muy finos diferenciando suelos de naturaleza diversa blanda. Poco poder de penetración en suelos de mayor consistencia. Aplicables también a control de compactaciones.

A continuación se sitúan los ensayos de penetración DPM (medianos) con masa de 30 kg y altura de caída de 50 cm. Podríamos extender su rango más aprovechable a suelos con NSPT ≤ 20, estando más limitados en terrenos duros. Se aplican también a evaluación de control de calidad en terracerías y firmes Los ensayos DPH (pesados) poseen una maza de 50 kg y una altura de caída de 50 cm, y al aumentar su rango a terrenos de consistencia firme-dura pierden sensibilidad con los suelos más blandos. Por último, los ensayos DPSH (super pesados) se dividen en los A con masa de 63.5 kg y altura de caída de 50 cm (muy similar a los antiguos Borros suecos) y los B, con masa de 63.5 kg y altura de caída de 75 cm, prácticamente equivalente al SPT. Su campo de acción es el más amplio y polivalente, al penetrar en los suelos de consistencia dura a muy dura y en los de compacidad densa a muy densa, incluso con pequeños niveles rocosos cementados centimétricos. Su principal hándicap, radica en la poca sensibilidad sobre los suelos blandos, al no diferenciar con suficiente precisión diferentes niveles en su seno. En la Tabla 1 se resumen los diferentes ensayos de penetración dinámica más habituales, y se exponen sus características distintivas. Precauciones especiales en la ejecución del ensayo. Como buenas prácticas, ha de tenerse en cuenta: - La maza debe guiarse convenientemente

para que el rozamiento sea mínimo.

- El mecanismo de caída de la maza debe ser automático y asegurar en todo caso una caída libre constante.

- La cabeza de impacto debe de fabricarse

con acero de alta resistencia, pudiéndose colocar un amortiguador entre la maza y la cabeza de impacto.

- Las puntazas deben cónicas de acero y formar un ángulo de 90º en el vértice. Tienen mayor diámetro que el varillaje al que están acopladas y pueden ser recuperables (fijas al varillaje) o desechables (perdidas). Son preferibles las perdidas porque favorecen la

4 Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México


extracción del varillaje una vez concluido el ensayo.

Fig. 2. Tipos de puntas de penetrómetro dinámico

- El varillaje ha de estar constituido por acero

de alta resistencia, preferiblemente hueco. - Pueden utilizarse dispositivos para contar el

número de golpes de forma automática, sin necesidad de estar pendiente del ensayo y su conteo.

- Se debería medir la longitud penetrada sobre una escala situada en las barras o mediante sensores de registro.

- Como más adelante se menciona en los criterios de finalización de ensayo, debe contarse con un dispositivo para medir el par de torsión necesario para girar las barras de hinca mediante llave dinamométrica con medidor de par de torsión, al menos hasta 200 Nm.

- Un dispositivo para garantizar la verticalidad de las barras que sobresalen del terreno es también requerido.

Procedimiento de ensayo resumido La preparación del ensayo se debe realizar sobre plataforma o terreno plano, para favorecer la

verticalidad, no debiendo ser mayor del 2% la proyección sobre el terreno del mecanismo de hinca y de las barras de hinca. El proceso de hinca debe ser continuo una vez iniciado el ensayo, manteniendo una velocidad de hinca entre 15 y 30 golpes por minuto, debiéndose anotar las detenciones superiores a 5 minutos. Por cada metro de perforación, en las hincas pesadas se deben rotar las barras 1,5 vueltas o hasta que se alcance el par de torsión máximo, que se debe medir y registrar utilizando una llave dinamométrica. El rozamiento superficial puede disminuirse si se inyecta lodo de perforación o agua a través de agujeros horizontales o inclinados hacia arriba, efectuados en las barras huecas cerca de la puntaza. En el procedimiento de ensayo habitual se va anotando el número de golpes cada 10 cm en los dispositivos DPL, DPM y DPH, y cada 20 cm en el caso del DPSH-A y DPSH-B, pudiéndose considerarse el rango habitual de trabajo entre 3 y 50 golpes por 10 cm en DPL, DPM y DPH, y entre 5 y 100 golpes por 20 cm en DPSH-A y DPSH-B. El ensayo puede darse por concluido cuando el número de golpes excede dos veces los valores máximos indicados. Si los suelos son muy blandos, puede anotarse el intervalo de penetración por golpe, mientras que en terrenos duros o rocas blandas, se puede anotar la penetración para un cierto número de golpes como alternativa a los índices N. En normativas anteriores a la actual ISO, se detenía también el ensayo cuando el valor del par de rozamiento excedía los 100 Nm en DPH y 200 Nm en DPSH. En la figura 3 podemos observar un típico gráfico de penetración dinámica DPSH, con registro de golpeos cada 20 cm y medida de par cada metro.



Tabla 1. Resumen de tipos de dispositivos de aparatos de penetración dinámica.

Fig. 3. Gráficos de penetración dinámica DPSH



3 INTERPRETACIÓN DEL ENSAYO. PARÁMETROS CLÁSICOS PROPORCIONADOS.

Los penetrómetros dinámicos fueron originalmente diseñados para obtener datos estimativos de la resistencia a la penetración del suelo, y en particular para determinar la compactación y densidad relativa de suelos granulares, que son habitualmente dificultosos de muestrear. También son usados a menudo para chequear la uniformidad de las condiciones del suelo en un emplazamiento determinado, proporcionando la situación y espesor de los diferentes estratos y la profundidad del sustrato rocoso o nivel resistente. Los registros de las penetraciones dinámicas continuas suelen ser un buen referente a la hora de estimar las longitudes futuras de pilotes prefabricados de hinca, en especial cuando utilizamos los DPSH, pero dichas longitudes deben ser confirmadas al inicio de obra con los denominados pilotes de prueba. La selección del equipo de penetración dinámica viene dada por el tipo de campaña prevista, las condiciones locales del subsuelo y el propósito de la investigación. Como más adelante se desarrollará, las campañas de penetraciones dinámicas deben de contar con sondeos de investigación de control o referencia en los que se realicen ensayos de penetración SPT, con el objeto de establecer correlaciones de tipos de suelos y de compacidad. A partir de los datos proporcionados por el ensayo, podemos extraer diversa información cualitativa y cuantitativa. El enfoque más clásico y antiguo, proviene de los trabajos recopilativos de G. Sanglerat (1967), donde se establecen relaciones directas entre el nº de golpes y la resistencia dinámica, y a partir de aquí en función de varias expresiones, se estiman cargas admisibles de trabajo para cimentaciones superficiales y profundas. Hoy en día este procedimiento es menos riguroso por las limitaciones clásicas del ensayo, y debe de ser considerado como una aproximación o como un valor previo de anteproyecto. En base a este enfoque de expresiones clásicas resulta la deducción de la resistencia dinámica por la formulación de los holandeses:

(1) Donde: M= Peso de la maza en kilogramos P= Peso de las varillas en kilogramos e= Penetración en cm por número de golpes A= sección de la punta en cm2 H= altura de caída de la maza en cm La resistencia dinámica puede también correlacionarse con la estática a partir de diferentes expresiones, lo que permite entrar en formulaciones de capacidades portantes estáticas, como la relación propuesta por Buisson.

S/D (Relación entre resistencia estática y

dinámica) Tipo de terreno

0,30 Suelos de compacidad floja o consistencia blanda

0,50 Arcillas 0,75 Arenas 1,00 Gravas con fuerte

rozamiento Tabla 2. Relación resistencia estática/dinámica De igual manera, a partir del propio dato de la resistencia dinámica, determinados autores establecieron la presión admisible de trabajo para cimentaciones superficiales, como 1/20 de dicha resistencia dinámica. En el caso de cimentaciones por pilotes, su capacidad de carga podía evaluarse de la dinámica con un factor oscilante entre Rd/6 y Rd/12. Para estimación de asientos, existen también expresiones que permiten obtener el módulo de deformación, y a partir de este dato pueden utilizarse las expresiones habituales elásticas.

(2) Donde α es un coeficiente dependiente del tipo e suelo, y qc es la resistencia estática de punta o resistencia de punta Rp.

Tipo de suelo Resistencia

por punta (qc, kg/cm2)

Valor de α

Arenas >45 1,50 Arena arcillosa y arcilla

compacta 15<qc<30 2<α<5

Arcilla blanda qc<10 5<α<10

Turba y arcilla muy blanda

qc<5 1,5<α<2,60

Tabla 3. Estimación de módulos de deformación

( ) AMPe

HMRd ×+

×=2

cqE ×= α



En la reciente norma ISO 22476-2, en uno de sus anexos se desarrolla un apartado interpretativo de gran interés para la estimación de la resistencia por punta unitaria rd y la resistencia por punta dinámica qd a partir de la energía teórica de cada dispositivo. El interés de estos parámetros estriba en la correlación entre las diferentes pruebas de penetración existentes, pues si bien el nº de golpes para un mismo terreno puede oscilar en gran medida en función de la energía proporcionada, no ocurre igual con el valor de rd, ni especialmente con el de qd, prácticamente similar en las diferentes pruebas comparadas entre sí a igualdad de condiciones de subsuelo. El segundo punto de vista interpretativo, proviene de su comparación con ensayos más comunes y estandarizados dinámicos, como el SPT (ensayo de penetración estándar) que será objeto principal de este artículo. 4 LIMITACIONES DEL ENSAYO

La penetración dinámica continua tiene una

serie de limitaciones que deben ser conocidas para una correcta interpretación del ensayo.

Tradicionalmente, su uso es más apropiado en

suelos granulares, donde podemos aplicar métodos cuantitativos, mientras en suelos cohesivos priman las interpretaciones cualitativas.

La capacidad de penetración dependerá del

dispositivo empleado, siendo mayor en los de mayor masa y altura de caída, pudiendo atravesar capas granulares medias a densas, incluso niveles de gravas no demasiado gruesas, que no estén cementadas. Los perfiles de roca meteorizada sí son registrables, a veces incluso con varios metros, dependiendo del grado de alteración.

La mayor sensibilidad o capacidad para

distinguir capas de consistencia y/o compacidad media a baja, corresponderá a los dispositivos de menor energía, como DPL y DPH.

Evidentemente, los niveles rocosos sanos o los

terrenos de grandes bolos o bloques rocosos no son apropiados para este ensayo, ni los delgados niveles fuertemente cementados. En este último caso cabe la opción de una perforación previa para continuación del ensayo.

En muchos suelos, especialmente cohesivos

blandos y orgánicos, el rozamiento lateral de las barras puede sobreestimar la resistencia a la penetración, al no distinguir entre ambas resistencias, y ello se pone de manifiesto en los

altos valores de medición del par de torsión máximo. Comparando ambas gráficas de penetración y de par de torsión pueden detectarse los tramos de suelo con valores excesivamente sobrevalorados por rozamiento lateral. Este efecto se puede reducir por medio de la utilización de lodo de perforación y de agua, siendo la razón de que el diámetro de la punta sea mayor que el de las varillas para minimizar también el rozamiento.

En suelos de grano fino, el rozamiento

superficial a lo largo de la barra puede aumentar rápidamente, cuando la relación entre la sección transversal de la puntaza y el diámetro de la barra es pequeña.

5 PROPUESTA METODOLÓGICA DE CORRELACIÓN CON EL ENSAYO SPT Como el ensayo “in situ” más ampliamente divulgado en la República Mexicana es el sondeo con ensayos SPT, continuo a lo largo de toda su longitud, se propone establecer un procedimiento que permita correlacionar los resultados de las penetraciones dinámicas y los ensayos SPT, a fin de ahorrar el nº de éstos últimos, sustituyéndolos por ensayos de penetración dinámica continua. Hay que recordar que el dato del SPT es el más ampliamente divulgado a nivel mundial y goza del mayor número de expresiones y correlaciones para estimación de capacidades portantes, parámetros resistentes, parámetros deformacionales, etc. Las campañas geotécnicas, por tanto, pueden definirse a partir de sondeos con ensayos SPT combinados con ensayos de penetración dinámica. Normalmente puede proponerse una proporción o relación de partida de 2:1 (2 ensayos de penetración dinámica por cada sondeo SPT), pudiendo aumentar esta relación hasta 4:1 si se observa una mayor homogeneidad en el subsuelo. El ensayo de penetración dinámica continua DPSH-B (ISO 22476-2:2005) tiene un dispositivo de masa y altura de caída muy similar al SPT (ISO 22476-3:2005), con masa de la maza del DPSH-B de 63,5 kg idéntica a la del SPT, y una altura de caída de maza de 75 cm en DPSH-B frente a 76 cm en el SPT.

Para estudiar las relaciones entre los diferentes valores de NDPSH y NSPT, estudiamos varios casos prácticos que se aplican a diferentes tipos de suelos, para ver su comportamiento. En nuestro caso, hemos seleccionado un perfil con tres tipos de suelos predominantes:



1) Suelo de consistencia firme-dura arcilloso de media plasticidad (CL).

2) Suelo limoarenoso y arcilloso de compacidad media-suelta (ML).

3) Suelos arenosos de compacidad media a densa (SM).

Para cada uno de los tres tipos de suelo, se ha efectuado previamente un sondeo con ejecución continua de ensayos SPT hasta 15-19 m de profundidad, revistiéndose los tramos inestables atravesados, obteniéndose por tanto un total de 25 a 32 valores de NSPT. A continuación se ha realizado un ensayo de penetración Dinámica DPSH, a una distancia media de 1 m respecto del sondeo, hasta una profundidad de 15 m. Se comparan los resultados obtenidos entre los diferentes valores de NSPT con los de los ensayos NDPSH en intervalos equivalentes de profundidad. Caso A. Suelo arcilloso de media plasticidad y consistencia media firme Este emplazamiento se corresponde con un perfil del terreno constituido íntegramente a una arcilla de media plasticidad (CL) de coloración café a amarillenta que en profundidad presenta veteado grisáceo. La parte superior del nivel muestra indicios de nódulos carbonatados blandos, hacia la base muestra restos de oxidación y organismos marinos fósiles, también el veteado grisáceo aumenta en profundidad. La consistencia de este suelo cohesivo oscila entre media y firme, y no está saturado.

Su límite líquido (LL) fluctúa entre 39,8 y 42,9,

su límite plástico (LP) entre 18,9 y 21,9, y su índice de plasticidad (IP) entre 19,2 y 21,0. El porcentaje de finos que pasan por el tamiz nº 200 ASTM es del 96-99 %.

A grandes rasgos tres tramos se pueden diferenciar en:

- Hasta los 9.00 m de profundidad, el valor medio de la relación NSPT/NDPSH=2.97. En este tramo el valor del par de rozamiento del varillaje es nulo.

- Entre 9,00 y 11,40 m el valor medio de la

relación desciende a NSPT/NDPSH=1,33. En este tramo el valor del par de rozamiento oscila entre 22-29 N/m.


relación desciende a NSPT/NDPSH=0,49. En este tramo el valor del par de rozamiento oscila entre 40-121 N/m.

Caso B. Suelo limoso y arenoso de compacidad suelta a media En este caso, se reconoce un emplazamiento de suelos aluviales integrados por suelos limosoarenosos de compacidad media a suelta (ML) que en profundidad pasan gradualmente a arenas limosas (SM), dominantes por debajo de los 6 m de profundidad. El nivel freático se detecta a 4,80 m de profundidad. Si despreciamos las puntas existentes de difícil correlación, obtenemos las siguientes relaciones:

- Hasta los 4.20 m de profundidad, el valor medio de la relación NSPT/NDPSH=1.45.

En este tramo el valor del par de rozamiento del varillaje es nulo.


relación desciende a NSPT/NDPSH=1,16. En este tramo el valor del par de rozamiento es mayoritariamente nulo, salvo en la zona inferior, donde alcanza un valor de 20 N/m.

- Entre 10,20 y 15,00 m el valor medio de la relación desciende a NSPT/NDPSH=0,92. En este tramo el valor del par de rozamiento oscila entre 20 y 31 N/m.

Caso C. Suelos arenosos de compacidad media a densa Suelos fundamentalmente arenosos de compacidad media a densa (SM), con algunas intercalaciones limoarcillosas. El nivel freático se sitúa a 3,20 m de profundidad. En este caso no se dispone de la medida del par de rozamiento. Podemos diferenciar los siguientes tramos:

- Hasta los 7,50 m de profundidad el valor medio de la relación NSPT/NDPSH=2,98.

- Entre 7,50 y 9,30 m de profundidad se produce una pérdida brusca de la relación hasta un valor medio de NSPT/NDPSH=1,35.

- Entre 9,30 y 18,70 m de profundidad, la

relación tiende a ser más uniforme, pero en este caso con los valores más bajos, NSPT/NDPSH=0,98.

La figura 4 compara los resultados obtenidos en

los diferentes tipos de suelo.



Fig. 4. Gráficos comparativos entre tipos de suelo de la relación NSPT/NDPSH. Comparativa con el rozamiento en barras. Detalle de la zona de confluencia NSPT/NDPSH~1

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

P

R

O

F

U

N

D

I

D

A

D

(

M)

RELACIÓN NSPT / NDPSH

RELACION NSPT/NDPSH CASO A

RELACION NSPT/NDPSH CASO B

RELACION NSPT/NDPSH CASO C

VALOR MEDIO



6 CONCLUSIONES

Se ha establecido un procedimiento de correlación entre los ensayos de penetración SPT y los de penetración dinámica continua del tipo DPSH-B con el fin de que en determinadas campañas geotécnicas puedan sustituirse sondeos SPT por ensayos de penetración dinámica DPSH-B, de menor coste, y de realización más rápida. Hay que recordar que el dato del SPT es el más ampliamente divulgado a nivel mundial y goza del mayor número de expresiones y correlaciones para estimación de capacidades portantes, parámetros resistentes, parámetros deformacionales, etc. A pesar de la versatilidad y simplicidad de los ensayos de penetración dinámica continua, no están exentos de limitaciones que dependen fundamentalmente del tipo de suelo atravesado y del factor rozamiento de las barras, que se va agregando conforme se profundiza el ensayo. En el procedimiento de correlación expuesto se han utilizado tres tipos de suelos:

1) Suelo de consistencia firme-dura arcilloso de media plasticidad (CL).

2) Suelo limoarenoso de compacidad media-suelta (ML).

3) Suelo arenoso de compacidad media a densa (SM)

En el caso del primer suelo arcilloso, se han obtenido relaciones muy altas hasta los 9 m de profundidad de NSPT/NDPSH=2.97, descendiendo bruscamente dicha relación en cuanto el par de rozamiento de las barras alcanza valores significativos (hasta 121 N/m), de tal manera que a 12-15 m de profundidad el valor de NSPT/NDPSH=0,49. En el ámbito de los 9-10 m superiores el penetrómetro dinámico subestima los valores de consistencia en relación al SPT, mientras que por debajo de dichas cotas, sobreestima apreciablemente los resultados. En el segundo caso de suelo limosoarenoso, las relaciones no son tan acentuadas, pues varían entre NSPT/NDPSH= 1.45 hasta 4.00 m y NSPT/NDPSH= 1,16 desde esta última profundidad

hasta 10,20 m. También sucede que partir de dicha cota hasta los 15 m el valor desciende a NSPT/NDPSH= 0,92, en este caso con valores de par de rozamiento menores (31 N/m). En este tipo de suelos limoarenosos la relación entre ambos ensayos ha estado más cercana al valor de la unidad, no apreciándose las mayores divergencias del caso de suelo arcilloso. En el caso del tercer tipo de suelos arenosos de compacidad media a densa (SM), también puede seguirse un esquema similar en tres tramos. El superior hasta los 7,50 m de profundidad con valor medio de la relación alto de NSPT/NDPSH=2,98. Entre 7,50 y 9,30 m de profundidad se produce una pérdida brusca de la relación hasta un valor medio de NSPT/NDPSH=1,35. Entre 9,30 y 18,70 m de profundidad, la relación tiende a ser más uniforme, pero en este caso con los valores más bajos, próximos a la unidad NSPT/NDPSH=0,98. La comparativa gráfica de estas relaciones permite situar una banda entre los 9 y 11 m de profundidad (Fig. 4) donde se alcanza la máxima confluencia de relaciones NSPT/NDPSH próximas a la unidad. Por encima de dicho intervalo de cotas el penetrómetro dinámico subestima los valores de consistencia en relación al SPT, mientras que por debajo de dichas cotas, sobreestima apreciablemente los resultados. Existe una correlación entre ambos valores, pero dichas relaciones o extrapolaciones no deben generalizarse a tipos de suelo concretos, pues existen muchas variables que pueden influir en el comportamiento real. Se recomienda correlacionar previamente en un determinado emplazamiento con ensayos reales para obtener las relaciones NSPT/NDPSH a diferentes profundidades. Una vez obtenidas las relaciones en el emplazamiento concreto para cada tipo de suelo, es posible optimizar económicamente, gracias a la reducción en coste y plazo de ejecución de grandes campañas de exploración geotécnica.



7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ISO 22476-2:2005 Geotechnical investigation and testing. Part 2: Dynamic Probing ISO 22476-3:2005 Geotechnical investigation and testing. Part 3: Standard penetration test Sanglerat G.(1967). “El penetrómtero y el reconocimiento de suelos”. Servicio de publicaciones de obras públicas. Madrid. EN 1997-2, Eurocódigo 7: Proyecto geotécnico. Parte 2: Investigación y ensayos del terreno. Spagnoli G.(2008) An empirical correlation between different dynamiques penetrometers. EJGE. Aroosa Hashmat (2000). Correlation of static cone penetratation tests results and dynamic probing tests results. ITC International Institute for aerospace survey and earth sciences. Fernando Schnaid (2009). In situ testing in Geomecanica. Taylor & Francis. Roy E. Hunt.(2005). Geotechnical engineering investigation handbook. Taylor & Francis

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