MECANICA DE SUELOS IIMECANICA DE SUELOS II

ENSAYO STANDARD ENSAYO STANDARD PENETRATION TEST (SPT)PENETRATION TEST (SPT)

Ensayo de Penetración EstándarEnsayo de Penetración Estándar

El El ensayo de penetración estándarensayo de penetración estándar o  o SPT,SPT, es  es un tipo de prueba de penetración dinámica, un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que empleada para ensayar terrenos en los que queremos realizar un reconocimiento geotécnicoqueremos realizar un reconocimiento geotécnico

Constituye el ensayo o prueba más utilizado en Constituye el ensayo o prueba más utilizado en la realización de sondeos, y se realiza en el la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforación.fondo de la perforación.

Consiste en medir el número de golpes Consiste en medir el número de golpes necesario para que se introduzca una necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100), supone una relación de áreas superior a 100), que permite tomar una muestra, naturalmente que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. alterada, en su interior.

El peso de la masa está normalizado, así como El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.kilopondios y 76 centímetros respectivamente.

Descripción del ensayo SPT.Descripción del ensayo SPT.

Una vez que en la perforación del sondeo se ha Una vez que en la perforación del sondeo se ha alcanzado la profundidad a la que se ha de alcanzado la profundidad a la que se ha de realizar la prueba, sin avanzar la entubación y realizar la prueba, sin avanzar la entubación y limpio el fondo del sondeo, se desciende el limpio el fondo del sondeo, se desciende el tomamuestras SPT unido al varillaje hasta tomamuestras SPT unido al varillaje hasta apoyar suavemente en el fondo. Realizada esta apoyar suavemente en el fondo. Realizada esta operación, se eleva repetidamente la masa con operación, se eleva repetidamente la masa con una frecuencia constante, dejándola caer una frecuencia constante, dejándola caer libremente sobre una sufridera que se coloca en libremente sobre una sufridera que se coloca en la zona superior del varillaje.la zona superior del varillaje.

Se contabiliza y se anota el número de Se contabiliza y se anota el número de golpes necesarios para hincar la cuchara golpes necesarios para hincar la cuchara los primeros 15 centímetros (los primeros 15 centímetros (NN0 − 15).0 − 15).

Posteriormente se realiza la prueba en sí, Posteriormente se realiza la prueba en sí, introduciendo otros 30 centímetros, introduciendo otros 30 centímetros, anotando el número de golpes requerido anotando el número de golpes requerido para la hinca en cada intervalo de 15 para la hinca en cada intervalo de 15 centímetros de penetración (centímetros de penetración (NN15 − 15 − 30 y 30 y NN30 − 45).30 − 45).

El resultado del ensayo es el El resultado del ensayo es el golpeo golpeo SPTSPT o  o resistencia a la penetración resistencia a la penetración estándarestándar::

NSPTNSPT =  = NN15 − 30 + 15 − 30 + NN30 − 4530 − 45

Si el número de golpes necesario para Si el número de golpes necesario para profundizar en cualquiera de estos intervalos de profundizar en cualquiera de estos intervalos de 15 centímetros, es superior a 50, el resultado 15 centímetros, es superior a 50, el resultado del ensayo deja de ser la suma anteriormente del ensayo deja de ser la suma anteriormente indicada, para convertirse en rechazo (R), indicada, para convertirse en rechazo (R), debiéndose anotar también la longitud hincada debiéndose anotar también la longitud hincada en el tramo en el que se han alcanzado los 50 en el tramo en el que se han alcanzado los 50 golpes. El ensayo SPT en este punto se golpes. El ensayo SPT en este punto se considera finalizado cuando se alcanza este considera finalizado cuando se alcanza este valor. (Por ejemplo, si se ha llegado a 50 golpes valor. (Por ejemplo, si se ha llegado a 50 golpes en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30 en 120 mm en el intervalo entre 15 y 30 centímetros, el resultado debe indicarse centímetros, el resultado debe indicarse como como N0 − 15 / 50 en 120 mm, RN0 − 15 / 50 en 120 mm, R).).

Como la cuchara SPT suele tener una Como la cuchara SPT suele tener una longitud interior de 60 centímetros, es longitud interior de 60 centímetros, es frecuente hincar mediante golpeo hasta frecuente hincar mediante golpeo hasta llegar a esta longitud, con lo que se tiene llegar a esta longitud, con lo que se tiene un resultado adicional que es el número un resultado adicional que es el número de golpes de golpes NN45 − 60. Proporcionar este 45 − 60. Proporcionar este valor no está normalizado, y no constituye valor no está normalizado, y no constituye un resultado del ensayo, teniendo una un resultado del ensayo, teniendo una función meramente indicativa.función meramente indicativa.

Ventajas del SPTVentajas del SPT

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

Aplicaciones y correlacionesAplicaciones y correlaciones

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

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

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

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

Cuando el terreno atravesado es grava, la Cuando el terreno atravesado es grava, la cuchara normal no puede hincarse, pues cuchara normal no puede hincarse, pues su zapata se dobla. Con frecuencia se su zapata se dobla. Con frecuencia se sustituye por una puntaza maciza de la sustituye por una puntaza maciza de la misma sección (no normalizada). El misma sección (no normalizada). El ensayo SPT no proporciona entonces ensayo SPT no proporciona entonces muestra. El golpeo así obtenido debe muestra. El golpeo así obtenido debe corregirse dividiendo por un factor que se corregirse dividiendo por un factor que se considera del orden de 1'5.considera del orden de 1'5.

Correlación entre el golpeo SPT y la Correlación entre el golpeo SPT y la consistencia del suelo atravesadoconsistencia del suelo atravesado

Existen diversas correlaciones entre el resultado del Existen diversas correlaciones entre el resultado del ensayo SPT y las características del terreno ensayo SPT y las características del terreno (compacidad, resistencia y deformabilidad), e incluso (compacidad, resistencia y deformabilidad), e incluso con dimensiones de la cimentación requerida para un con dimensiones de la cimentación requerida para un valor del asiento que se considera admisible.valor del asiento que se considera admisible.

Sin embargo, las principales correlaciones que ligan el Sin embargo, las principales correlaciones que ligan el golpeo SPT con las características del terreno, lo hacen golpeo SPT con las características del terreno, lo hacen respecto a los parámetros ángulo de rozamiento respecto a los parámetros ángulo de rozamiento interno e índice de densidad en las arenas (siendo el interno e índice de densidad en las arenas (siendo el índice de densidad índice de densidad IDID = ( = (emaxemax −  − ee) / () / (emaxemax −  − eminemin)). En )). En los terrenos cohesivos, aún cuando no son tan los terrenos cohesivos, aún cuando no son tan aceptadas, existen correlaciones respecto a la aceptadas, existen correlaciones respecto a la resistencia al corte sin drenaje resistencia al corte sin drenaje cucu..

En algunas ocasiones, el valor del golpeo SPT En algunas ocasiones, el valor del golpeo SPT debe ser afectado por unos factores correctores debe ser afectado por unos factores correctores para tener en cuenta la profundidad a la que se para tener en cuenta la profundidad a la que se realiza el ensayo, y la influencia de la ubicación realiza el ensayo, y la influencia de la ubicación de dicho ensayo sobre la capa freática.de dicho ensayo sobre la capa freática.

Hay que tener cuidado, ya que en terrenos por Hay que tener cuidado, ya que en terrenos por ejemplo con gravas o bolos o en arcillosos ejemplo con gravas o bolos o en arcillosos duros, podemos tener mayorado nuestro SPT, duros, podemos tener mayorado nuestro SPT, no siendo éste ensayo entonces representativo no siendo éste ensayo entonces representativo de las características del terreno.de las características del terreno.

Influencia de la profundidad Influencia de la profundidad

La penetración en las arenas depende de La penetración en las arenas depende de la resistencia del terreno, que a su vez es la resistencia del terreno, que a su vez es función del ángulo de rozamiento, o del función del ángulo de rozamiento, o del índice de densidad, y del estado tensional índice de densidad, y del estado tensional en el que se encuentre el terreno en el que se encuentre el terreno haciendo de antemano los anteriores haciendo de antemano los anteriores ensayos. ensayos.