ENSAYO MEDIDA DEL ENSAYO SPT

JULIAN RICARDO CORREDOR MANRIQUECOD: 201220265

PEDRO SANTIAGO REYES MEDINACOD: 201220072

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVILGEOTECNIA APLICADA 1

TUNJA2015

ENSAYO MEDIDA DEL ENSAYO SPT

Se tiene que el ensayo SPT o ensayo de penetración estándar es uno de los ensayos más comunes y utilizados en el campo de la geotecnia, aunque tiene múltiples variables en los resultados que arroja para un mismo material, como el tipo de equipo que se utilice y la corrección que se le realice al mismo ensayo, es por esto que se ve la necesidad que las empresas donde realicen sondeos y estudios geotécnicos, tengan una adecuada calibración de los equipos a partir de la energía real que se emplee en el mismo.

Para esto se debe tener una base en la calibración para el caso de España que es el lugar de donde se está analizando el artículo se realiza la calibración de los equipos basados en la norma UNE-EN ISO 22476-3:2006 que les presenta los parámetros adecuados para realizar el procedimiento de calibración de una manera óptima.

Posteriormente a esto se presentan los resultados que se someten a un análisis para mirar el resto de correcciones que se deben aplicar al valor del Ncampo antes de utilizarlo en correlaciones para obtener los resultados del ensayo.

Hasta el momento se ha hablado un poco sobre la calibración que se debe presentar en los equipos para realizar SPT pero no del ensayo como tal, este ensayo consiste simplemente en introducir en el fondo de una perforación o sondeo un tubo shelby o un tubo toma muestras normalizado, el cual está unido a una serie de tubos, por medio de golpes en la cabeza de los tubos con una pesa de 63.5 kg que cae libremente de una altura de 76 cm se va realizando la penetración en el suelo. Se contabiliza los golpes que se generan en una penetración de 15 cm y se penetra aproximadamente 45 cm, de estos valores del número de golpes de cada penetración se calcula el valor de N sumando los valores de los últimos dos valores.

Este ensayo es considerado uno de los más antiguos y su uso universal en todo tipo de terrenos dio pie para establecer un número de correlaciones importante con otros parámetros geotécnicos, así como cálculos de capacidad portante, asentamientos y otras propiedades del suelo, aunque este ensayo no es muy recomendable para suelos que contengan arcillas blandas o limos blandos ya que la muestra puede que se altere y presente una resistencia equivocada a la que realmente posee.

Inicialmente el sistema de elevación y de caída de la pesa esa de tipo manual mediante un sistema de poleas y cuerdas (actualmente en Colombia se sigue realizando de forma manual en algunas partes, pero sin la ayuda de poleas ni cuerdas, la elevación se hace netamente con la fuerza ejercida por los operarios del equipo o por los encargados de realizar el ensayo), y la energía de golpeo no

era el 100% de energía teórica de caída libre ya que se generan pérdidas por rozamiento y demás factores que restan energía teórica al ensayo.

La energía teórica tiene un valor de 473 J. (63.5kg*gravedad*o.76m=Et), en base a estudios realizados se ha comprobado que los SPT realizados con el método manual desarrollan una energía del 60% de la teórica por lo que se ve una pérdida de energía considerable.

Debido a esto se empezó a utilizar sistemas de elevación y caída automáticos para que la energía aumentara, eliminando en parte la fricción y demás perdidas que se presentaban en el método manual, optimizando el ensayo SPT.

Para el tema de cálculos se siguen utilizando los que se presentan en el método manual del 60% de energía, pero se tiene que tener una corrección del valor de N con un factor de energía para tener un valor SPT normalizado por lo que se tiene:

N60%=N*Er/60 siendo Er el porcentaje de energía de golpeo obtenida por el método automático y N el valor de SPT de campo.

Hay otras correlaciones para el valor del SPT por factores como la longitud del varillaje, presencia o no de camisa interior de metal y el grado de confinamiento, al utilizar métodos propuestos por Skempton se pudo deducir que la energía suministrada por el equipo automatizado en las maquinas Rolatec de propiedad de Bosch y Ventayol Geoserveis SL es del orden del 75% de la teórica por lo que la corrección por energía es:

N60%=N*75/60= 1.25N

Bosch y Ventayol Geoserveis y la empresa CFT y asociados, han efectuado ensayos directos sobre dos máquinas de sondeo Rolatec, esto por medio de un equipo analizador de hinca de pilotes calibrado debidamente por los fabricantes por medio de la ILAC, contiguo a esto se instrumentó una varilla de perforación equipada con una serie de acelerómetros y extensómetros, al conocer el módulo de Young de la varilla y su sección transversal se hace posible saber la energía real que se transmite por los equipos automáticos de los sondeos.

En los últimos años el convenio entre Bosch y CFT y asociados ha realizado alrededor de 42 determinaciones de energía SPT en las dos máquinas de sondeo y los resultados se han presentado de acuerdo al tipo de terreno (arcilloso o granular) y a la profundidad del ensayo.

Resultados obtenidos:

Mediante el análisis de estos resultados la alianza de Bosch y CFT y asociados se llegó a varias conclusiones:

En suelos granulares la medida de energía crece del 65% a 2 m de profundidad a valores del 75% hacia los 6m y 80% a partir de los 10 m.

En suelos cohesivos los resultados son similares, a 20 m la energía parece que desciende.

El valor del N de campo está dado por: N60%=N*(Er/60)*a*s*Cn

Er=Factor de energía

a= Factor de corrección por perdidas de energía debidas a la longitud del varillaje en arenas.Cn= Factor de corrección por tensión vertical debida a la sobrecarga del terreno en arenas.S: Factor de corrección por presencia o no de camisa interior

A partir de la medición de la energía en los dos equipos Rolatec se pudo obtener el factor de corrección por energía que se debe aplicar al N de campo:

Er/60=80/60 = 1.33N para ensayos 10 m.Er/60=75/60 = 1.25N para ensayos de 6 a 10 m.Er/60=65/60 = 1.10N para ensayos de 2 a 6 m.

Asumiendo que en las sondas Rolatec ensayadas el factor de corrección de energía es de 1-33 el valor de N60% es:

N60% = 1.46 para ensayos a más de 10 m

N60% = 1.1 a 1.4 para ensayos a menos de 10 m

Se estableció que el valor de Cn se determina así:

Cn = (98/p´) 0.5 siendo p´= tensión vertical efectiva de la profundidad del ensayo en Kn.

Para culminar el estudio sobre medición de energía realizado por Bosch en España, se dice que se debe observar la necesidad de hacer correcciones que generalmente salvo a gran profundidad implican la aplicación de un coeficiente superior a 1 por lo que no hacer estas correcciones se valora excesivamente la resistencia del terreno por lo que los costos en sobredimensionamiento para el diseño de cimentaciones y demás elementos estructurales se sobre costeara.

En base con lo que se puso observar anteriormente se puede decir que el ensayo SPT es uno de los más confiables y que presentan mejores resultados para estudios geotécnicos, aclarando que debe aplicarse correctamente para los suelos en que este presente resultados valederos y en aspectos que en verdad se puedan obtener bajo la aplicación de este método de exploración.

Una de las ventajas de este ensayo es que permite visualizar el terreno donde se está realizando la prueba y realizar ensayos de identificación ya que nos da la posibilidad de obtener una muestra del suelo, es un ensayo muy simple y económico, en algunos casos se puede utilizar para rocas blandas y es de fácil acceso.

Las desventajas del ensayo por otra parte es que hay un número de muestra un poco escaso para análisis, la muestra obtenida es alterada , no es aplicable para arcillas y limos y presenta a pesar de ser un ensayo confiable variabilidad e incertidumbre q se deben tener en cuenta.

Es un ensayo que presenta varias aplicaciones, caracterización de suelos granulares donde es difícil tomar muestras inalteradas para ensayos de laboratorio, en el caso de suelos cohesivos este ensayo es muy fiable para la aplicación de correlaciones porque no se produce disipación por incrementos de presiones intersticiales, en el caso de terreno de grava la cuchara normal se sustituye por una punta maciza pero entonces el SPT no tendrá una recuperación de muestra.

Por ultimo al mirar lo anteriormente dicho se puede concluir:

El ensayo SPT es una buena alternativa para realizar caracterización del suelo In situ puesto que nos genera la opción de recuperación de un testigo del suelo.

Se debe realizar una serie de correcciones al ensayo pero esto no determina que el ensayo no sea confiable.

Al realizar los diferentes estudios se pudo obtener que las correlaciones que nos presenta este ensayo son muy confiables y aplicables para el desarrollo de los respectivos estudios que se necesiten realizar.

El uso de este ensayo debe ser controlado, no usarse para estudios en los cuales este no de claridad en lo que se esté buscando acerca del suelo, puesto que puede incurrir en errores a los respectivos estudios que se necesiten para la evaluación de cierto tipo de suelo.

Al no realizarse las respectivas correcciones por energía y demás factores que puedan alterar los resultados del SPT este nos puede llevar a diseños sobredimensionados que generen costos excesivos o por el contrario a diseños precarios que afecten la estructura del proyecto que se vaya a realizar.

No es un ensayo que se pueda utilizar en suelos arcillosos o limosos ya que las muestras que se tomen serán alteradas a un gran nivel por lo que los resultados obtenidos de estos suelos por este ensayo no son fiables.

Es un ensayo muy simple por lo que genera ventajas al realizarlo, pero se debe tener cuidado al momento de ejecutarlo y más si es en forma manual

ya que la estructura del equipo y la pesa pueden generar lesiones en las personas que estén ejecutando el ensayo.

Es pertinente que las empresas que realicen este tipo de ensayos y sondeos de todo tipo en general hagan una buena calibración a sus equipos, y realicen estudios respectivos sobre correlaciones que estos puedan tener para obtener las que nos den la certeza de que se van a tener unos resultados confiables.

BILBLIOGRAFIA

FERNADEZ Tadeo. Articulo Geo pres. [En línea]. <http://www.fernandeztadeo.com/Adobe/ARTICULO%20INGEOPRES%20208.pdf>

CONSTRUMATICA. Ensayo de Penetración Estándar. [En línea] <http://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_de_Penetraci%C3%B3n_Est%C3%A1ndar>