ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT)

DESCRIPCIN: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.Consiste en contar el nmero de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilndrica y hueca) muy robusta (dimetro exterior de 51 milmetros e interior de 35 milmetros, lo que supone una relacin de reas superior a 100), que permitetomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. El peso de la masa est normalizado, as como la altura de cada libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centmetros respectivamente.Cuando en la perforacin delsondeose alcanza la profundidad donde se efectuar la prueba, sin avanzar la entubacin y viendo limpio el fondo del sondeo, se desciende el tomamuestrasSPTunido al varillaje hasta apoyar en el fondo con suavidad. Luego se eleva repetidamente la maza con una frecuencia constante, dejndola caer libremente sobre una sufridera colocada en la zona superior del varillaje.Se contabiliza y se anota el nmero de golpes necesarios para hincar la cuchara con los primeros 15 centmetros (N0 15).Seguidamente se realiza la prueba en s, introduciendo otros 30 centmetros, anotando el nmero de golpes requerido para la hinca en cada intervalo de 15 centmetros de penetracin (N15 30 y N30 45).El resultado del ensayo es el golpeoSPToResistencia a la Penetracin Estndar:NSPT= N15 30+ N30 45Si el nmero de golpes requerido para profundizar en cualquiera de estos intervalos de 15 centmetros, supera los 50, el resultado del ensayo deja de ser la suma anteriormente indicada, para convertirse en rechazo (R), debindose anotar tambin la longitud hincada en el tramo en el que se han alcanzado los 50 golpes.Hasta aqu, el ensayoSPTse considera finalizado cuando se alcanza este valor. (Por ejemplo, si se ha llegado a 50 golpes en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30 centmetros, el resultado debe indicarse como N0 15/ 50 en 120 mm, R).La cucharaSPTsuele tener una longitud interior de 60 centmetros, por ello es frecuente hincar mediante golpeo hasta llegar a esta longitud, por lo que se tiene un resultado adicional que es el nmero de golpes N45 60. Proporcionar este valor no est normalizado, no constituye un resultado del ensayo, solo tiene una funcin indicativa.

El peso de la masa esta normalizado, as como la altura de cada libre, siendo stos respectivamente 63.5 kg y 76.2 cm.OBJETIVOS DEL ENSAYO S.P.T.: Determinar la Compacidad y la Capacidad de Soporte del suelo Tomar muestras representativas del suelo El nmero de golpes, N, medido y la compacidad Calcular el ngulo de friccin interna y la cohesin del suelo a estudiar.VENTAJAS DEL ENSAYOAl ser la cucharaSPTun tomamuestras, permite visualizar elterrenodonde se ha realizado la prueba y realizar ensayos de identificacin, y en el caso deterreno arcilloso, de obtencin de la humedad natural.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 identificacinPROCEDIMIENTO: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 las arcillas blandas y en las arenas situadas debajo del nivel fretico, el sondaje se mantiene abierto hincando un tubo de acero (tubo de entibado o camisa).

Penetrometro en el barreno utilizado como camisa de revestimientoEL 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, nmero de muestra, profundidad de ensayo, resistencia a la compresin 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. No es muy confiable.

CALCULO:DATOS DEL LIBROLABORATORIO:Realizar un ensayo de penetracin estndar (SPT) a una profundidad entre 1,00 y 1,50m en un terreno pblico o privado, preferentemente que sea de utilidad comn, encontrar el ngulo de friccin interna y la cohesin. Por observacin visual indique si el suelo estudiado es arcilla, arena o suelo mixto.

De no existir en el laboratorio el equipo SPT, tome los siguientes datos:Grupo 3.- 4/5/5/7 Tipo se suelo.- El encontrado en el estudio de suelo para determinar la erosin superficial.

Con esos datos y los que se adjuntan, disee una cimentacin cuadrada, una circular y una corrida para cargas de 250Ton

DF = entre 1.00 y 1.50m. Segn la profundidad en que se realiz el estudio.FS = 3

= La encontrada en el estudio de suelo donde se determin la erosin superficial.(Se refiere a la densidad natural del suelo, en nuestros clculos la identificamos como h.)

El valor de L para la zapata corrida es 3.00m

Encontrar el ngulo de friccin interna y la cohesin, para un ensayo de penetracin estndar en un suelo MH limos inorgnicos arenas finas o limos con micas o diatomeas limos elsticos - OH arcilla orgnica de plasticidad media o elevada .- 4/5/5/7El valor del parmetro SPT 5+5 = 10 golpes para 30cm de penetracin

1. Relacin para arenas medianas a gruesas de grano anguloso ha redondeado.2. Relacin para arenas finas y arenas limosas.29,50

Angulo de friccin interna para 10 golpes = 29,50

0,260,12

La cohesin para 10 golpes es C= 0,26kg/cm2 (Hunt 1981) C= 0,12 kg/cm2 (ASG)

NOTA: el valor de la cohesin aplicando el mtodo propuesto por Hunt es ms conservador para suelos mixtos. El mtodo ASG resulta menos conservador.

Dimensionar una zapata cuadrada sometida a las siguientes condiciones C= 0, 12 kg/cm2 = 1200 kg/m2= 29,50 Fs= 3 h=2,12gr/cm3 = 2120kg/m3P= 250T = 250000 kgDF: 1,50mB=?

Se empieza asumiendo un valor pre diseo para B. En este caso se asume B= 3,00 m Zapata cuadrara: qu=1.3*c*Nc+*DF*Nq+0.4**B*N3519,90

Del nomograma se obtiene: Nc=35, Nq=20 N =19,90

Zapata cuadrara: qu=1.3*c*Nc+*DF*Nq+0.4**B*Nqu=1,3*1200Kg/m2*35+2120Kg/m3*1,50m*20+0,4*2120Kg/m3*3,00m*19,90qu = 54600Kg/m2+63600Kg/m2+50625.6Kg/m2 = 168825.6 kg/m2

q. adm.= qu/FS 168825.6 Kg/m2/3 = 56275.2 Kg/m2

Area = B*B=B2= P/q.adm. = 250000Kg/56275.2 Kg/m2=4,44m2

B= (4,44m2) = 2,11m valor calculado

Reajuste del valor BSe recomienda tomar como valor de diseo un valor superior que sea mltiplo de 5, en este caso B= 2,15mqu=1,3*1200Kg/m2*35+2120Kg/m3*1,50m*20+0,4*2120Kg/m3*2,15m*19,90qu = 54600Kg/m2+63600Kg/m2+36281.68Kg/m2 = 154481.68 Kg/m2q. adm.= qc/FS = 154481.68 kg /m2/3 = 51493.89 Kg/m2Area = B*B=B2= P/q.adm. = 250000Kg/51493.89 Kg /m2=4,85m2B= 4,85m2) = 2,20m valor calculadoB asumido = 2,20mqu=1,3*1200Kg/m2*35+2120Kg/m3*1,50m*20+0,4*2120Kg/m3*2,20m*19,90qu = 54600Kg/m2+63600Kg/m2+37125.44Kg/m2 = 155325.44kg/m2q. adm.= qc/FS = 155325.44kg/m2/3 = 51775.15kg/m2

Verificacin.qc=P/rea=250000Kg/(2,20m*2,20m) qc=51652.89/m2qc=51652.89Kg /m2