ENSAYO SPT

Standard Penetration Test

ÍNDICE

ASTM D 1586

OBJETIVO

Determinar la Compacidad y la Capacidad de Soporte del suelo.

PRINCIPIO DEL ENSAYO

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). El 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 acabo 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.

EQUIPO

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:

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

Trípode de carga

Toma-muestras (Tubo partido)

TÉCNICA DEL ENSAYO

De forma general el ensayo se ejecuta de la siguiente manera:

En primer lugar se realiza un sondeo hasta la

profundidad establecida, y a continuación se lleva al fondo de dicha perforación una cuchara normalizada que se hinca 15 cm. en la capa a reconocer, a fin de eliminar la zona superficial parcialmente alterada.

Se hace entonces una señal sobre el varillaje y se

cuenta el número de golpes (N) necesarios para hincar de nuevo la cuchara, la profundidad de un pie (30 cm.). Como se mencionó anteriormente, la masa que se utiliza para la hinca pesa 140 lb. y su altura de caída es 30 plg., lo que corresponde a un trabajo de 0.5 KJ por golpe, aproximadamente.

Entonces el parámetro medido será: N = N1 + N2, en donde N1 corresponde a el número de golpes necesarios para hundir el toma-muestras 15 cm. y N2 es en número de golpes que se necesita para hundir los 15 cm. restantes del toma-muestras.

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).

Este ensayo se debe realizar máximo hasta los 50

golpes, ya que, después de este límite, introducir el equipo de perforación dentro del estrato puede causar daños al mismo. Cuando tenemos este caso, se dice que existe RECHAZO (roca o suelo muy bueno).

CÁLCULOS

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, como se mencionó anteriormente, sumando los valores de N1 + N2, entonces:

N = N1 + N2

Donde: N1: numero de golpes necesarios para hincar el

toma-muestras15 cm. N2 : numero 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

Carga Admisible

4*NRp

10

Nadm

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)

Grado de Compacidad N (S.P.T.)

Resistencia a la Penetración

Estática

φ

Muy suelta < 0,2 < 4 < 20 < 30

Suelta 0,2 - 0,4 4 – 10 20 - 40 30 - 35

Compacta 0,4 - 0,6 10 - 30 40 - 120 35 - 40

Densa 0,6 - 0,8 30 – 50 120 - 200 40 - 45

Muy Densa > 0,8 > 50 > 200 > 45

CONSISTENCIA (Suelos Cohesivos)

N (S.P.T.)

qu (Kg./cm2) Resistencia a la

Compresión Simple E

(Kg./cm2)

Muy blanda < 2 < 0,25 3

Blanda 2 a 4 0,25 a 0,50 30

Mediana 4 a 8 0,50 a 1,00 45 a 90

Compacta 8 a 15 1,00 a 2,00 90 a 200

Muy compacta 15 a 30 2,00 a 4,00 200

Dura > 30 > 4 200

EJEMPLO

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

Z (m)

N (Valor Obtenido en el

Campo) N

(S.P.T) Tipo de Suelo

Símbolo

6’ 12’ 18’

1 6 17 22 39 SP-SM

2 4 12 20 32 SP-SM

3 6 15 20 35 SP-SM

4 10 18 25 43 SP-SM

5 10 18 26 44 SP-SM

6 10 19 27 46 SP-SM

7 7 15 27 42 SP-SM

8 8 15 28 43 SP-SM

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

En el diagrama, podemos observar que existen dos partes diferentes bien definidas. A partir de esta consideración digo que existen 2 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 determino el Grado de Compacidad de cada estrato mediante la tabla que corresponde a la relación existente entre este parámetro y el N del S.P.T.:

Para obtener los valores buscados en el problema, sigo el siguiente procedimiento:

COMPACIDAD (Suelo

Granular) Grado de

Compacidad N (S.P.T.)

Resistencia a la

Penetración Estática

φ

Muy suelta < 0,2 < 4 < 20 < 30

Suelta 0,2 - 0,4 4 – 10 20 - 40 30 - 35

Compacta 0,4 - 0,6 10 - 30 40 - 120 35 - 40

Densa 0,6 - 0,8 30 – 50 120 - 200 40 - 45

Muy Densa > 0,8 > 50 > 200 > 45

Para nuestro primer valor, N=35, tenemos un Gc=0,65; igualmente para N=44, Gc=0,74.

La resistencia a la Penetración se puede calcular como se mencionó anteriormente, con la siguiente expresión:

Para el primer valor de N que corresponde a 39, Rp=156 Kg./cm2. De la misma forma calculo los valores de Rp para cada N.

Finalmente obtenemos la Presión Admisible, que se puede calcular mediante la expresión anteriormente mencionada:

Para N=39, la presión admisible σadm=3,9 Kg./cm2, calculándose los demás valores de σadm de manera similar.

4*NRp

10

Nadm

Z (m)

N (S.P.T.) 10 20 30 40 50

N promedio Estrato

Grado de Compacidad

Rp (Kg./cm2)

σ adm (Kg./cm2)

Tipo de Suelo Símbolo

1 39

2 32

3 35

4 43

5 44

6 46

7 42

8 43

Estr

ato

1

Estr

ato

2

35

44

0,65

0,74

156

128

140

172

176

184

168

172

3,9

3,2

3,5

4,3

4,4

4,6

4,2

4,3

SP-SM

SP-SM

SP-SM

SP-SM

SP-SM

SP-SM

SP-SM

SP-SM

FORMATOS DE

LABORATORIO