ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR O SPT

El Ensayo de Penetración Estándar o SPT, es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que queremos realizar un estudio geotécnico.

El ensayo S.P.T. (Standard Penetration Test) consiste básicamente en contar el número de golpes (N) que se necesitan para introducir dentro un estrato de suelo, un toma-muestras (cuchara partida) de 30 cm. De largo, a diferentes profundidades (generalmente con variación de metro en metro). Él toma-muestras es golpeado bajo energía constante, con una maza en caída libre de 140 lb. (33.5 Kg.) Y una altura de caída de 30 plg. (76,2 cm.).

Este ensayo se realiza en depósitos de suelo arenoso y de arcilla blanda; no es recomendable llevarlo a cabo en depósitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daños que podría sufrir el equipo de perforación al introducirlo dentro de dichos estratos.

Una ventaja adicional es que al ser la cuchara SPT un tomamuestras, permite visualizar el terreno donde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificación, y en el caso de terreno arcilloso, de obtención de la humedad natural.

El ensayo SPT tiene su principal utilidad en la caracterización de suelos granulares (arenas o gravas arenosas), en las que es muy difícil obtener muestras inalteradas para ensayos de laboratorio.

Al estar su uso muy extendido y dispone de una gran experiencia geotécnica en estas pruebas, se han planteado correlaciones entre el golpeo SPT y las características de los suelos arenosos, así como con diversos aspectos de cálculo y diseño geotécnico.

También existen correlaciones en el caso de que el terreno sea cohesivo, pero al ser un ensayo prácticamente instantáneo, no se produce la disipación de los incrementos de presiones intersticiales generados en estos suelos arcillosos por efecto del golpeo, lo que claramente debe influir en el resultado de la prueba.

Por ello, tradicionalmente se ha considerado que los resultados del ensayo SPT (y por extensión, los de todos los penetrómetros dinámicos) en ensayos cohesivos no resultan excesivamente fiables para la aplicación de correlaciones. En la actualidad, este criterio está cuestionado, siendo cada vez más aceptado que las pruebas penetrométricas pueden dar resultados igualmente válidos en todo tipo de suelo. En cualquier caso, al margen de la validez o existencia de correlaciones, el valor del golpeo obtenido en un ensayo de penetración simple es un dato indicativo de la consistencia de un terreno susceptible de su utilización para la caracterización o el diseño geotécnicos.

TABLAS Y DIAGRAMAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

MECÁNICA DE SUELOS II

JULIO TORRES

ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR

Cota Profundidad (cm)

N

SPT

(Parcial)

N

SPT (Total)

Ángulo De

Fricción

Compacidad Relativa

%

Presión Vertical (Kg/cm2)

Módulo

De Elasticidad

-0,55 55 Limpieza

36 32.5 60% 3 250-500

-0,7 15 12

-0,85 15 15

-1 15 9

-1,55 55 Limpieza

65 36.5 90% 2.3 >1000

-1,7 15 10

-1,85 15 15

-2 15 40

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

MECÁNICA DE SUELOS II

JULIO TORRES

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR

CONTENIDO DE HUMEDAD

1.-DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

Muestra # 1 2 3 4

Peso de la muestra húmeda con el recipiente (Wm+Wr) 90.5 85.6 90.9 99.7

Peso de la muestra seca con el recipiente (Ws+Wr) 84.8 80.6 85.3 93

Peso del recipiente Wr 30.8 30.5 31.4 31.3

Peso del agua Ww 5.7 5 5.6 6.7

Peso del suelo seco Ws 54 50.1 53.9 61.7

Contenido de humedadω% 10.56 9.98 10.39 61.7

Promedio ω% 10.45

2.- DETERMINAR EL PESO VOLUMÉTRICO DE LA MASA

Peso de la masa del suelo gr 791.7

Longitud de la muestra de suelo 43

Diámetro interno de la cuchara partida 3.6

Volumen del recipiente(de la masa) cm3 437.69

Peso volumétrico de la masa(γ m) gr/ cm3 1.81

3.- DETERMINAR EL PESO VOLUMÉTRICO SECO

Peso volumétrico de la masa gr/ cm3 1.81

1 + promedio del contenido de humedad 1+0.1045

Peso volumétrico seco(γ d) gr/ cm3 1.639

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICAMECÁNICA DE SUELOS II

JULIO TORRES

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR

GRAFICA DE LA CURVA DE ESCURRIMIENTO

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICAMECÁNICA DE SUELOS II

JULIO TORRES

ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR

CONCLUSIONES

En está práctica se determinó que el ángulo de fricción interna para el segundo metro es 36.5 lo que indica que el suelo tiene una compacidad relativa de aproximadamente 42%, siendo su densificación natural “media”.

En el suelo analiza obtener que la presión vertical es 2.3 kg/cm2 , teniendo un porcentaje de compacidad relativa de 50%.

Mediante la curva B de relación de arenas finas o arenas limosas, se obtiene el siguiente resultado: el ángulo de fricción interna Φ es de 36.5 y la compacidad relativa corresponde a una arena mediana.

Se obtuvo que el contenido de humedad es de 10.45% mediante el cual se determinó que el suelo tiene ϒm=1.81gr/cm3; y ϒd=1.639 gr/cm3, lo cual indica que el suelo es friccionante y además estable con alta capacidad de carga, poco comprensible.

RECOMENDACIONES

El desarrollo de la práctica debe ser realizada con paciencia para que no exista error en los datos adquiridos y se lo debe realizar según lo indica el procedimiento especificado por el docente.

Realizar con exactitud los cálculos requeridos en la práctica y tomar las muestras del ensayo S.P.T para tener un análisis eficaz.

Colocar el equipo de la forma correcta para tener un ensayo rápido y concreto.

BIBLIOGRAFÍA

MECANICA DE SUELOS, Tomo 1

Juárez Badillo Eualalio

Páginas: 620-623

MECÁNICA DE SUELOS EN LA INGENIERIA PRÁCTICA

Karl Terzaghi

Páginas: 299-305

INGENIERÍA DE SUELOS APLICA A LAS CIMENTACIONES

Ing. Suarez Jaime D.

Páginas: 52-53

LINKOGRAFIA

http://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_de_Penetraci%C3%B3n_Est%C3%A1ndar

http://www.academia.edu/5346267/ENSAYO_DE_PENETRACION_ESTANDAR_Standard_Penetration_Test_ASTM

GRÁFICOS

}NMK,

CÁLCULOS TÍPICOS

Nomenclatura

Ws: peso de suelo seco

Wr: peso del recipiente

Wbw: peso del picnómetro más agua

Wbws: peso del picnómetro más agua más suelo

Wm: peso de la masa de suelo

Vm: volumen de la masa de suelo

W%: contenido de humedad

D: diámetro del cilindro

H: altura del cilindro

Ww: peso del agua

ɣm: peso volumétrico

ɣd: densidad seca

Vv: volumen de vacíos

Va: volumen de aire

Vs: volumen de sólidos

Wa: peso del aire

Gs: gravedad específica

CONTENIDO DE HUMEDAD

(Recipiente+suelo humedo )= 90.5 gr

(Recipiente+suelo seco )= 84.8 gr

wrecp= 30.8gr

Ww= 5.7 gr

Ws= 54 gr

W% = Ww/Ws*100

W% = 35.7/54*100

W% = 10.55%

Nota: Para las demás muestras se realiza el mismo procedimiento

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD HÚMEDA (Ym)

DATOS:

Diámetro=3.6 cm

Largo=43 c

Peso de la masa de suelo (Wm) = 791.7 gr

Volumen del cilindro (Vm) = 437.69 cm3

ϒm=Wm/Vm

ϒm=791.7 gr/ 437.69cm3

ϒm=1.81gr/cm3

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD SECA (Yd)

ϒd=ϒm/1+W

ϒd=1.81 gr/cm3/(1+0.104)

ϒd=1.639 gr/cm3