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• Sebastian Villamil

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ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR SPT

Historia: Nació en 1927 en el Norte de América. El perforador Raymond Concrete le propuso a Terzaghi un método para para contar el número de golpes necesarios para hincar 1 pie el muestreador utilizado para obtener muestras en suelos sin cohesión. Pero fue hasta 1958 que el ensayo de penetración estándar se estandarizo. Objetivos del ensayo:  Obtener la medida de la resistencia a la penetración de un suelo, con un muestreador en un suelo no cohesivo.  Tomar muestras representativas del suelo.  Hallar correlación entre: El número de golpes, N medido y la compacidad. Φ y la resistencia a la compresión simple por medio de tablas. Equipo a emplear: 1. Equipo de perforación

3. Muestreador de Tubo partido

2. Varillas para muestreo

4. Martinete de 140lbs

Procedimiento de Ensayo: El ensayo SPT es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico. Constituye el ensayo o prueba más utilizada en la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforación. El ensayo en si consiste en hincar el tubo partido para que penetre 30 cm (1PIE) en el terreno, ayudados de un martillo de 140 lbs de peso y una altura de caída de 75 cm, contabilizándose el número de golpes “N”. 1. El muestreador se enrosca al extremo de la tubería de perforación y se baja hasta el manto de arena sobre el cual se va a hacer la prueba. Previamente el fondo del pozo debe haberse limpiado para garantizar que el material no este alterado. 2. Se coloca el martillo en posición y se eleva con un cable accionado manual o mecánicamente. 3. Se marca el extremo superior de la tubería entre partes de a 15 cm para observar el avance del muestreador. 4. Se deja caer el martillo sobre el cabezote de la tubería de perforación y se contabiliza el número de golpes aplicados con la altura especificada, para cada uno de los 15 cm de segmentos marcados. 5. Se extrae el muestreador y se abre, se debe registrar la longitud de la muestra, su peso y describir sus características. Importante:  El ensayo es aplicable solo a suelos arenosos.  Si en un manto de arena existen bajos contenidos de gravas, se puede invalidar el ensayo.  En arenas muy finas bajo el nivel freático, el valor de N debe corregirse pues resultaría mayor que el dado por una arena seca, debida a la baja permeabilidad de esta, que impide que el agua emigre a través de los huecos al producirse el impacto. Empíricamente se ha encontrado que en estos casos el valor de N puede corregirse mediante la siguiente expresión aplicable cuando la penetración sea mayor de 15 golpes en arenas finas y saturadas. N’ = 15 + 1/2 (N - 15 ) N’: valor corregido del índice de penetración N: valor obtenido en el ensayo.

ENSAYO DE PENETRACION ESTATICA CPT Y PIEZOCONO CPTu Los penetrómetros estáticos o pruebas o ensayos de penetración estática son un tipo de ensayos de penetración, empleados en la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento geotécnico.

En que consiste:

Consiste en hincar una varilla terminada en una punta cónica a una velocidad constante de 2 cm/seg., materializándose la energía de hinca, mediante gatos generalmente hidráulicos, que proporcionan la fuerza necesaria para profundizar en el terreno. La aplicación de esta fuerza requiere una reacción lo suficientemente elevada, que puede venir dada por el peso propio de la maquinaria hincadora (penetrómetro en camión), o mediante el anclaje al terreno con hélices. Durante la hinca del cono se miden por separado la resistencia a la penetración de la punta y el rozamiento de un manguito ubicado por encima de la misma. El ensayo CPTU (piezocono) permite medir, además, la presión de poro en exceso que se genera durante la hinca. La reacción necesaria para la hinca está dada por el propio peso del vehículo o por anclajes al terreno. Las lecturas de estos parámetros se realizan y se visualizan en tiempo real en el terreno a intervalos de 1 cm, con lo que se obtiene un detallado perfil del suelo en profundidad.

Tipos de penetrémetros estáticos: Las variantes son menores que las que presentan los penetrómetros dinámicos y están principalmente referidas a la forma y dimensiones de la punta, así como al sistema de medida. Respecto a esta última condición, los penetrómetros estáticos se pueden clasificar en dos tipos:



Penetrómetros estáticos de punta mecánica: Son los más sencillos y los primeros que se utilizaron. Miden en superficie con un manómetro, de forma analógica o digital, la presión del grupo hidráulico requerida para hincar el penetrómetro en el terreno. Este parámetro se convierte, sin más que multiplicar por la sección del pistón, en la fuerza necesaria para la penetración.

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Penetrómetros estáticos de punta eléctrica: Las puntas eléctricas permiten medir los parámetros y de forma directa mediante sensores electrónicos que registran la tensión actuante, tanto en la punta como en el fuste del cono, independizando en todo momento la resistencia a la penetración por punta y fuste en la zona del cono, y ambas respecto a la resistencia por fuste del varillaje.

Aplicaciones: El uso de los penetrómetros estáticos está especialmente indicado en los suelos blandos tanto granulares como cohesivos, sobre todo en estos últimos. La presencia de gravas, bolos, suelos cementados o roca, además de producir rechazo en la hinca, puede ocasionar daños graves en los equipos y no está recomendada su utilización.

Ventajas: Determinación del perfil estratigráfico y clasificación del suelo, permitiendo la detección de intercalaciones finas con una precisión superior a la de los sondeos convencionales. Distinguir entre penetración drenada, parcialmente drenada o no drenada. Estimación de parámetros geotécnicos. Métodos directos de cálculo.

Desventajas: Alta inversión de capital, se requiere de personal muy capacitado, no toma muestras del suelo y no es aptos para suelos gravosos o con bloques.

DILATOMETRO DE CUCHILLA PLANA (DMT) Es un ensayo geotécnico in situ cuya aplicación Se trata de un ensayo carga-deformación, con deformación controlada (Marchetti, 1975, 1980) y cuyo rango de aplicación es en suelos granulares o cohesivos, de poco a muy densos y de blandos a duros, respectivamente. Desde un punto de vista geológico/geotécnico presenta tres aplicaciones principales: 

Determinar el perfil estratigráfico del terreno



Evaluar los parámetros geotécnicos de las capas atravesadas.



Calcular la capacidad portante del terreno y asientos frente a solicitaciones externas.

Nota: Este ensayo contribuye a la Detección de superficies de rotura en taludes de arcillas sobre-consolidadas, control de tratamientos de mejora del terreno, y control de compactación de terraplenes. Ventajas: equipo simple y robusto, sin influencia del operador, rápido y económico, derivación teórica del modulo elástico la resistencia y la historia de esfuerzos. Desventajas: difícil de penetrar en materiales duros y densos, funciona con base en correlaciones, necesita calibración para la geología local.

El Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT) consiste una paleta plana que se hinca en el terreno y está provista de una fina membrana metálica circular, expandible horizontalmente en el suelo mediante gas a presión. La hinca de la paleta en el terreno se realiza mediante penetración estática, utilizando para ello los mismos camiones que se utilizan para la realización de ensayos de penetración estática y piezoconos. La paleta se conecta a una unidad de control en superficie mediante una manguera de presión de nylon en cuyo interior contiene un cable eléctrico que transmite las señales. La manguera y cable discurre por el interior de las varillas de hinca, que son huecas. A intervalos de 20 cm se detiene la penetración y la membrana es inflada mediante gas presurizado. Se toman dos lecturas: A, que corresponde a la presión necesaria para comenzar a mover la membrana, y B, que es a la presión requerida para producir una deformación de 1,1 mm en el terreno. El desplazamiento de la membrana de la paleta es

de 1,1 ± 0,02 mm y, tratándose de piezas sólidas, no puede ser alterada en modo alguno por el operador. Se trata, por lo tanto, de un instrumento de gran precisión.

Del ensayo, de manera directa se obtienen los valores de ID, KD, y ED: Calibracion: ∆A, ∆B Lecturas: Presion de contacto (A), Presion de expansión (B) Correciones: P0 = A + ∆A



P1 = B - ∆B

ID, Índice del Material: es un parámetro indicativo del tipo de suelo, o bien del comportamiento mecánico de éste (P1 – P0) ∕ (P0 – U0)



KD Horizontal Stress Index: es la base para la interpretación de varios parámetros del suelo, al depender de la tensión efectiva horizontal y estar relacionado con la razón de sobre consolidación del suelo (OCR), es muy útil para conocer la historia tensional del terreno. (P0 – U0) ∕ σv



ED Módulo: sólo debe ser utilizado en combinación con KD e ID , no debe ser confundido con el módulo de Young. 34.7(P1 – P0)

PRESUROMETRO DE MENARD (PMT)

Caracteristicas: El presurometro es un ensayo In-situ que se realiza en la perforación de el sondeo, y que consiste en colocar tres sondas de goma o caucho, las dos periféricas son celdas de guarda, y la intermedia es de medición, se comienza a inflar esta sonda y se mide el volumen proporcionado a la sonda (agua o gas) y la presión que ejerce, primero hasta que se alcanza la presión del terreno natural y luego hasta que falle.

Parametros directos: 

Modulo de deformación (Es)



Coeficiente de empuje en reposo



Presion de falla (Interpolacion)

Parametros indirectos: 

Resistencia no drenada (Su)



Angulo de fricción interna ᶲ



Presion de preconsolidacion

Nota: El volumen de la cavidad a ensayar debe tener un volumen de 1,03 a 1,2 veces el volumen de la sonda, la cavidad se dice que falla cuando se expande al doble de su volumen inicial, es aplicable a todo tipo de suelo

El PMT proporciona más mediciones directas de la compresibilidad del suelo y los esfuerzos laterales que el SPT y el CPT. Por lo tanto, en teoría, éste debería proporcionar una mejor base para el análisis de asentamientos y posiblemente para el análisis de la capacidad de pilotes. Sin embargo, el PMT es un ensayo difícil de realizar y está limitado por la disponibilidad del equipo y el personal entrenado para su uso.

El ensayo suministra una gráfica de presión contra cambio volumétrico y este puede convertirse en una curva esfuerzo - deformación. El módulo de deformación también puede ser determinado.

Figura. Esquema de ensayo del presurómetro