CDIJ 624.131.38 Febrero 1993

INFORME

UNE

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Geotecnia

PROCEDIMIENTO INTERNACIONAL DE REFERENCIA

PARA EL ENSAYO DE PENETRACIN CON EL CONO (CPT) 103-804-93

NDICE

Pginas

INTRODUCCIiJ .............................................

OBJETO ....................................................

DEFINICIONES ..............................................

PENETRMETRO Y EQUIPO DEL ENSAYO DE REFERENCIA .......

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO ................................

PRECISIN DE LAS MEDIDAS .................................

PRECAUCIONES, COMPROBACIONES Y VERIFICACIONES ........

CALIBRADO ................................................

ADITAMENTOS ESPECIALES ..................................

PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS .........................

DESVIACIONES RESPECTO AL ENSAYO DE REFERENCIA .........

NOTAS ACLARATORIAS Y COMENTARIOS .....................

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Contina en pginas 2 a 19

Secretara del

CTN

MOPT I

Las observaciones relativas a la presente norma deben ser dIrIgidas a

AENOR - Fernndez de la Hoz, 52 - 28010 Madrid

?I NE 103-804-93 Geotechnics. International referente test procedure for cone penetration test (CPT).

@ AENOR 1993 Geotechnique. Mode operatoire de Iessa de referente internationale pour

Depbsito legal: M 1832-93 Iessai de penetration du cone (CPT).

Grupo 10

UNE 103-804-93 -2-

0 INTRODUCCIN

Este Informe UNE es la traduccin del Anexo A International Referente Test procedure for cone penetration test (CPT), de la publicacin Report of the ISSMFE Technical Comittee on Penetration Testing of Soils-TC 16 with Referente Test Procedures. CPT-SPT-DP-WST del Swedish Geotechnical Institute. (Linkoping June 1989).

1 OBJETO

El ensayo de penetracin con el cono consiste en introducir en el terreno una serie de varillas cilndricas con un cono en la base, empujndolas a una velocidad suficientemente reducida y midiendo de manera conti- nua o a intervalos de profundidad determinados la resistencia a la penetracin del cono y, si se deseara, la resistencia a la penetracin total ylo la resistencia a la friccin lateral local en un manguito de friccin. Ade- ms, se puede medir durante la penetracin, a travs de un sensor situado en el cono, la presin intersticial existente en el contacto entre el suelo y la punta del penetrmetro. Esta presin intersticial incluye el au- mento o disminucin de la misma originado por la compresin o expansin del suelo saturado situado alre- dedor del cono, debido a la penetracin del cono y varillaje en el terreno.

Los ensayos de penetracin con el cono se ejecutan con objeto de obtener datos sobre uno o varios de los si- guientes temas:

1 La estratigrafa de las diferentes capas y su homogeneidad en el emplazamiento.

2 La profundidad hasta estratos firmes, la localizacin de cavidades, huecos y otras discontinuidades.

3 Identificacin de suelos.

4 Caractersticas mecnicas del suelo.

5 Posibilidades de hinca y capacidad de carga de pilotes.

2 DEFINICIONES

2.1 las siglas CPT (Cone Penetration Test): Se utilizarn para designar el ensayo denominado de diversas formas, como Ensayo de Penetracin Esttica, Ensayo de Penetracin Cuasiesttica y Ensayo del Cono Holan- ds.

2.2 penetrmetro: Un aparato que consiste en una serie de varillas cilndricas con un cuerpo terminal, de- nominado punta del penetrmetro, y los elementos de medida para la determinacin de la resistencia del cono y una o ms de las siguientes caractersticas: la friccin lateral local, la resistencia total, la presin in- tersticial existente an la inmediata proximidad del cono durante la penetracin.

2.3 punta del penetrmetro: El elemento terminal, con una longitud de 1 000 milmetros, situado en el ex- Verno de una serie de varillas de empuje, que comprende los elementos activos que detectan la resistencia del cono, la friccin lateral loca! y la presin intersticial existente en el contacto entre el cono (vase epgra- fe 3.2 para la definicin) y el suelo durante la penetracin.

2.3.1 vstago: La parte cilndrica de la punta del penetrmetro situada por encima del cono y/o el mangui- to de friccin.

2.4 cono: La pieza situada en el extremo del penetrmetro con forma de cono, sobre la cual se desarrolla la resistencia de punta.

-3- UNE 103-804-93

2.41 Segn el grado de libertad del cono se definen los siguientes tipos:

- punta de penefrmetro con cono fijo: Cuando el cono puede quedar sometido solamente a microdespla-

zamientos relativos a los otros elementos de la punta.

- punta de penetrmetro con cono libre: Cuando el cono puede moverse libremente con relacin a los

otros elementos de la punta.

2.4.2 Segn la forma del cono se definen los siguientes tipos:

- cono simple: Un cono con una extensin cilndrica sobre la parte cnica, de una longitud considerable-

mente inferior al dimetro del cono.

- cono con faldn: Un cono prolongado con un manguito fijo ms o menos cilndrico, cuyo dimetro es me-

nor que el dimetro del cono y con una longitud de una a tres veces dicho dimetro: este manguito se de-

nomina faldn.

2.4.3 piezocono: Un cono con un elemento poroso insertado en la parte cnica o en la extensin cilndrica

del cono (vase definicin en el apartado 3.2), para medir ia presin intersticial presente en el suelo durante

la penetracin por medio de un sensor de presiones intersticiales.

2.5 manguito de friccin: La seccin de la punta del penetrmetro sobre la cual se desarrolla la resistencia

lateral local de friccin que se desea medir.

2.6 sistema de medida: El sistema incluye los elementos de medida propiamente dichos y los medios para

transmitir la informacin desde la punta hasta donde pueda ser leda o registrada. Por ejemplo, se ptieden

establecer las siguientes definiciones:

2.6.1 penetrmetro elctrico: Que utiliza elementos elctricos tales como extensmetros, cuerdas vibran-

tes, etc montados en la punta.

2.6.2 penetrmetro mecnico: Est provisto de un juego de varillas interiores para actuar sobrz la punta

del penetrmetro.

2.6.3 penetrmetro hidrulico y neumtico: Que utiliza elementos hidrulicos o neumticos montados en

la punta.

2.7 varillaje de empuj?: Las varillas formadas por tubera de pared gruesa o maciza, preferiblemente con

una longirud de un metro, utilizadas para hacer avanzar la punta del penetrmetro.

2.8 varillaje interior: Varillaje macizo que se desliza por ei interior del varillaje de empuje para mover la

punta de un penetrmetro mecnico.

2.9 mquina de empuje: El equipo que hinca el penetrmetro en el suelo. La reaccin necesaria para esta

mquina se consigue por medio de lastre y;o anclajes.

2.10 reductor de friccin: Protuberancias estrechas, localizadas, que sobresalen de ia superficie exterior del

varillaje de empuje, colocadas por encima de la punta del penetrmetro, con objeto de reducir la friccin to-

tal del varillaje de empuje.

2.Y 1 ensayos continuos y discontinuos (vase nota 1)

2.11.1 ensayo de penetracin continua: Un ensayo de penetracin en el que se mide la resktencia del co-

no, movindose todos los elementos del penetrmetro a la misma velocidad de penetracin.

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2.11.2 ensayo de penetracin discontinua: Un ensayo de penetracin en el que se mide la resistencia del cono, mientras el resto de los elementos de la punta del penetrmetro permanecen estacionarios. Cuando el penetrmetro incluye tambin un manguito de friccin, se mide la suma de la resistencia del cono y ia friccin lateral local, cuando se empujan simultneamente tanto el cono come el manguito de friccin, mientras el resto de los elementos de la punta del penetrmetro permanecen estacionarios.

2.72 resistencia del cono q,: La resistencia del cono qc se obtiene dividiendo el esfuerzo axial ltimo que acta en el cono Qc por el rea de la base del cono A,.

qc = Qc:Ac

Esta resistencia se expresa en MPa o kPa.

2.13 resistencia unitaria lateral local a la friccin f,: La resistencia unitaria local a la friccin lateral se obtie- ne dividiendo el esfuerzo de friccin ltimo QS que acta, por su superficie lateral, A,.

f, = Qs:A,

La resistencia unitaria lateral local a la friccin f, se expresa en Pa, kPa o MPa

2.14 esfuerzo total Qt: La fuerza necesaria para empujar el cono y el varillaje de empuje simultneamente en el suelo. Qt se expresa en kN.

2.15 resistencia lateral total a la friccin Qst: Generalmente se obtiene restando de la fuerza total Qt la fuerza ltima en el cono Qc-

Qst = Qt-Qc

Qst se expresa en kN lo mismo que Qt y Qc.

Algunos penetrmetros permiten la medida directa de Qst.

2.16 relacin de friccin Rf e ndice de friccin If (vase nota 2)

2.16.1 relacin de friccin Rf: La relacin entre la friccin unitaria lateral local f, y la resistencia del cono qc, medidos a la misma profundidad, expresada en %.

2.16.2 ndice de friccin If: La relacin entre la resistencia del cono qc y la friccin unitaria lateral local f,, medidas a la misma profundidad.

3 PENETRMETRO Y EQUIPO DEL ENSAYO DE REFERENCIA

3.1 Geometra general de la punta del penetrmetro

En el ensayo de penetracin de referencia se pueden utilizar puntas del penetrmetro con o sin manguito de friccion y con o sin elementos para la medida de presiones intersticiales. Si queda un huelgo entre el cono y el resto de los elementos de la punta del penetrmetro, sus dimensiones deben ser las mnimas necesarias para el funcionamiento de los elementos sensores y debe estar proyectado y construido de tal forma que se evite ia entrada de partculas (vase nota 3). Este concepto es igualmente aplicable a los huelgos situados en cada extremo del manguito de friccin, cuando este exista, y a los dems elementos de la punta del penetr- metro. Los ejes del cono, del manguito de friccin, si existe, y del cuerpo de la punta del penetrmetro de- ben ser coincidentes.

El dimetro del vstago (parte cilndrica) de la punta del penetrmetro no debe ser en ningn punto infe- rior a 0.3 mm ni superiora 1 mm del dimetro nominal de 35,7 mm del cono de referencia.

-5- UNE 103-8C4-93

(Referido a un lado de la secc6n transversal)

c) Vstago de

Adems, en el caso de un penetrmetro con manguito de friccin, ninguna parte de la punta del penetr-

metro debe sobresalir de la superficie del manguito. En las figuras 1 (a) y l(b) se presenta un ejemplo de un penetrmetro de referencia.

! 1 I li

Sellado de ----- impurezas

Se im

ilado permeahle

Sellado de

e,IcSmm

h, 5 10mm

Sellado de impurezas

(4 b)

Fig. 1 - Ejemplo de pfnetrmetro de referencia COI; cono fijo

ya) sin b) con manguito de friccin. Detalle del huelgo c)

3.2 Cono

El cono debe constar de una parte cnica y una extensibn cilndrica (figura 2); el ngulo del ceno debe ser

de 60.

34,8 mm 5 d, 5 36.0 mm

7mm~h,

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Elemento

poroso

i

7mm 5 h, 5 10mm

Fig. 3 -Pieza-cono con un elemento poroso en la extensin cilndrica

El rea A, de la base del cono debe ser de 1 000 mm2, lo que da un dimetro del cono de 35,7 mm. Se define como dimetro del cono, el correspondiente a la extensin cilndrica.

La rugosidad superficial en la direccin longitudinal del cono no debe ser superior a 1 pm, Fue es equivalen- te a la rugosidad producida por la friccin del suelo. Tolerancia en las dimensiones (vase nota 4):

(4

(b)

(d

3.3

En el rea de la base del cono A,

A, = 1 000 mm2 - 5%, + 2%

lo que conduce a un dimetro de cono d,

34,8 mm < d, I 36,0 mm

En una punta desgastada, el dimetro del cono debe medirse a travs de la seccin superior de la exten- sin cilndrica.

en la altura h, de la parte cnica del cono

24,O mm < h, < 31,2 mm

en al altura h, de la extensin cilndrica

7mmIh,IlOmm

Deben rechazarse los conos con un desgaste asimtrico visible.

Huelgo y sellado sobre el cono (figura 1)

El huelgo entre el cono y los restantes elementos del penetrmetro no debe ser superior a 5 mm.

Los bordes del huelgo deben conformarse de tal manera que las medidas no puedan quedar afectadas por una posible penetracin de partculas. El sellado introducido en el huelgo debe estar convenientemente proyectado y fabricado para evitar la entrada de partculas del suelo en la punta del penetrmetro. Debe de tener una deformabilidad muy superior a la de los elementos sensores colocados en la punta. El rea de la seccin transversal del huelgo A,, que queda despus de deducir el rea ocupada por el sellado, debe ser in- ferior a 10 mm2 (figura 1).

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3.4 Elementos sensores

Los elementos sensores para medir la resistencia del cono y ia friccin lateral deben estar proyectados de tal

forma, que la excentricidad de estas resistencias no pueda tener influencia en las lecturas. El elemento sen-

sor para la medida de la resistencia a la friccin local debe trabajar de tal modo, que solamente se registren

las tensiones cortantes y no las normales que actan en el manguito de friccin.

3.5 Manguito de friccin (figura 1 b)

El dimetro del manguito de friccin no debe ser inferior al dimetro real de la base del cono. El rea lateral

del manguito de friccin debe de ser igual a 1,s x 104 mm*.

Tolerancias en las dimensiones:

(a) en el dimetro d, del manguito de friccin

d, < d, < dC + 0,35 mm

Siendo d, el dimetro real de la base del cono.

(b) en el rea lateral A, del manguito de friccin

A, = 1,s x lOQmm* + 2%, -2%,osea

1.47 x 104mm2

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4 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

4.1 Ensayo continuo

El procedimiento de ensayo deber ser el de penetracin continua, mediante el cual se efectan las medidas cuando todos los elementos de la punta del penetrmetro se mueven con la misma velocidad de penetra- cin.

4.2 Verticalidad

La mquina de empuje debe montarse de tal forma, que la direccin del empuje sea lo ms prxima a la ver- tical que resulte posible. La desviacin respecto a la vertical de la direccin de empuje no deber ser superior al 2%. El eje del varillaje de empuje deber coincidir con la direccin de empuje.

4.3 Velocidzd de penetracin

La velocidad de penetracin deber de ser de 20 mmls con una tolerancia de +_ 5 mm/s. En el caso de un pie- zocono esta tolerancia debe reducirse. Deber mantenerse una velocidad de penetracin constante, dentro de estastolerancias, durante la carrera completa, inclusos las lecturas se toman solamente a intervaios.

4.4 Intervalos de lectura

Se recomienda la lectura continua. En ningn caso el intervalo entre lecturas ser superiora 0,2 m.

4.5 Medidas de la profundidad

Las profundidades debern medirse con una precisin de por lo menos 0,l m.

5 PRECISIN DE LAS MEDIDAS

Teniendo en cuenta todas las posibles fuentes de error (fricciones parsitas, errores de los aparatos de medi- da, excentricidad de la carga sobre el cono con relacin al manguito, efectos de temperatura, etc.), la preci- sin de las medidas deber no ser peor que las que a continuacin se indican, tomando la ms exigente:

5% del valor medido

1% del valor mximo de la resistencia medida en la capa considerada.

Se verificar la precisin en el laboratorio o en el campo teniendo en cuenta todas las posibles influencias perturbadoras (vase nota 6).

6 PRECAUCIONES, COMPROBACIONES Y VERIFICACIONES

6.1 Curvatura del varillaje de empuje

Se comprobar de manera sistemtica que las varillas de empuje y sus puntas no estn curvadas, especial- mente en el caso de las cinco varillas inferiores de la serie (vase el apartado 3.6 y la nota 7).

6.2 Desgaste

Se efectuarn inspecciones sistemticas para comprobar el desgaste del cono, manguito de friccin y vsta- go de la punta del penetrmetro.

6.3 Distancia a otros ensayos

El CPT no debe ejecutarse demasiado cerca de sondeos existentes u otros ensayos de penetracin. Se reco- mienda que los CPT profundos de referencia no se ejecuten a menor distancia de 25 dimetros de la perfora- cin de sondeos, o por lo menos a 2 metros de cualquier otro C.P.T. ejecutado previamente (vkase nota 8).

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6.4 Sellados

Se deben inspeccionar de manera regular los sellados entre los diferentes elementos de la punta de un pe-

netrmetro para comprobar su estado. Antes de su utilizacin, debe controlarse la posible presencia de par-

tculas de suelo en los sellados y procederse a la limpieza en su caso.

6.5 Compensacin de temperatura

Las puntas de los penetrmetros elctricos deben estar compensadas de temperatura. Si la desviacin obser- vada despus de extraer la punta es de tal magnitud que no se cumple la precisin definida en el captulo 5,

el ensayo debe ser desechado como ensayo de referencia.

7 CALIBRADO

7.t Manmetros

Los manmetros debern calibrarse por lo menos cada 6 meses. Deber disponerse de dos unidades idnti-

cas para cada tipo de manmetro, cada una de ellas con su propio calibrado disponible con la mquina. A in- tervalos regulares, se efectuarn comprobaciones del manmetro utilizado en el ensayo con el disponible

de reserva.

7.2 Clulas de carga/anillos de carga

Las clulas de carga o anillos de carga deben calibrarse por lo menos cada tres meses. Se recomiendan com-

probaciones sistemticas en obra con una unidad de control de campo apropiada.

8 ADITAMENTOS ESPECIALES

8.1 Guas para el varillaje de empuje

Para evitar el pandeo se debe disponer de guas para la parte del varillaje de empuje que sobresale del sue- lo, as como para los tramos que queden sumergidos en el agua.

8.2 Inclinmetros

Para obtener una informacin ms precisa sobre las posibles desviaciones del varillaje en el suelo, se pueden instalar inclinmetros en la punta del penetrmetro.

La necesidad de esta informacin depende de las condiciones del suelo y aumenta con la profundidad del ensayo.

8.3 Varillaje de empuje de menor dimetro

Para disminuir la friccin lateral en el varillaje se pueden utilizar varillajes de empuje de menor dimetro que la punta del penetrmetro. La distancia entre el varillaje de menor dimetro y la base del cono debe ser de por lo menos 1 000 mm.

8.4 Piezocono

La punta puede equiparse con un elemento poroso situado en la parte cnica o cilndrica del cono (vase nota 9) conectada a un sensor de presiones intersticiales. El elemento poroso y todas las conexiones con flui- do del piezocono deben rellenarse con agua u otro fluido adecuado y debern desairearse completamente antes de ejecutar cada serie de ensayos. Se tomarn las debidas precauciones para tener completamente sa- turado el elemento poroso y dems conductos del sistema de medida, durante el transporte al emplaza- miento de los ensayos y durante la ejecucin de los ensayos de penetracin del piezocono, especialmente cuando las capas superiores del terreno no estn saturadas.

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9 PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS

Los resultados deben presentarse en grficos que den en funcin de la profundidad la variacin de q, y eventualmente f,, Rf !If) y/o Qt y/o Qs,t y/o u.

9.1 Debe presentarse la siguiente informacin

- En los grficos de los resultados de los ensayos:

1 Cuando el penetrmetro utilizado y el procedimiento de ensayo seguido estn en completo acuerdo con el procedimiento de referencia, cada grfico deber marcarse con la letra R (Procedimiento de Ensayo de Referencia). Para indicar el sistema de medida utilizado debe aadirse una de las letras si- guientes:

M = mecnico

E = elctrico

H = hidrulico

Deben indicarse las capacidades de los diferentes aparatos de medida del penetrmetro.

2 La fecha y la hora del ensayo y el nombre de la compaa.

3 La identificacin CPT y la situacin del ensayo.

4 La profundidad a la cual se ha utilizado un reductor de friccin o varillaje de empuje con dimetro re- ducido. La profundidad a que ha sido parcialmente extrado el varillaje para reducir la resistencia la- teral a la friccin y poder de esta forma alcanzar mayores profundidades.

5 Cuaiquier interrupcin anormal del procedimiento de referencia del CPT as como todas las interrup- ciones en el caso del piezocono.

- En los grficos o en la memoria:

6

7

8

9

10

ll

12

13

14

Observaciones hechas por el operador tales como tipo de suelo, sonido del varillaje, indicaciones de piedras, perturbaciones, etc.

Datos relativos a la existencia y espesor de rellenos, o a la existencia y profundidad de una excava- cin, y nivel al que se ha comenzado la ejecucin del CPT con relacin a la superficie del terreno origi- nal o modificada.

La cota de la superficie del terreno en el emplazamiento del ensayo.

Cuando se utilice el piezocono, una indicacin clara de la posicin dimensiones y material del ele- mento poroso.

Las lecturas del inclinmetro, cuando se hayan tomado.

Las lecturas a cero de todos los sensores antes y despus del ensayo.

Todas las comprobaciones efectuadas despus de extraer el varillaje de empuje, las condiciones de dicho varillaje de empuje y de la punta del penetrnetro.

La profundidad del agua en la perforacin despus de extraer el penetrmetro, o la profundidad a que colaps la perforacin.

Si se rellen o no la perforacin efectuada. En caso afirmativo, por que procedimiento.

9.2 Adems de la informacin indicada en el apartado 9.1 los partes internos deben tambin indicar

1 La identificacin de la punta del penetrmetro utilizada.

2 El nombre del encargado del equipo que ejecut el ensayo.

3 Las fechas y nmeros de referencia de los certificados del calibrado de los aparatos de medida.

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9.3 Se recomienda utilizar las siguientes relaciones entre las escalas de los ejes verticales

y horizontales

Escala de profundidades: eje vertical

Una unidad de longitud (arbitraria) para un metro

Resistencia del cono qc: eje horizontal

La misma unidad de longitud para 2 MPa

Resistencia a la friccin lateral local f,: eje horizontal

La misma unidad de longitud para 50 kPa

Esfuerzo de penetracin total Qt: eje horizontal

La misma unidad de longitud para 5 kN

Friccin total QSt: eje horizontal

La misma unidad de longitud para 5 kN

Presin del agua intersticial: eje horizontal

La misma unidad de longitud para 20 kPa.

Como solamente se recomiendan los valores de las relaciones de escalas, la unidad de longitud en el eje ver-

tical se puede escoger arbitrariamente, de tal forma que sea posible utilizar hojas estandar (vase figura 4).

9.4 Plano de situacin

Para cada reconocimiento efectuado se debe dibujar un plano de situacin claro, con puntos de referencia

bien definidos, con objeto de que las ubicaciones de los ensayos de penetracin se puedan colocar de forma

precisa. Cuando la campaa comprenda sondeos adems de los ensayos de penetracin, debe indicarse tam-

bin la secuencia con que se han realizado tanto los sondeos como los ensayos CPT.

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_ Resistencia del cono en I 20

intersticial en

Fric?ih bcai f, en MPa Re!acin de friccin R, en %

60

06

c

Pie20 cono no lOll-355 OBSERVACIONES Dimensiones elemento poroso; altura 3.0 mm, espesor 3.0 mm

Situacin del elemento poroso; en la extensin cilndrica del cono

Material de! elemento poroso; acero inoxidable sinterizado

Reductor de friccin: no utilizado

Interrupciones anormales: ninguna

Observaciones: sin observaciones especiales

Rellenoiexcavacin: relleno antiguo de 4 m de espesor

InclinSmetro: no se han tomado lecturas

Condiciones del varillaje de empuje/punta del

penetrmetro despues del ensayo: buenas

Nivel de agua en la perforacin: se hundi cerca Je

la superficie

Relleno ninguno

1) precisin de los aparatos de medida

-30 i I

Antes del Despus del ensayo ensayo

Capacidad Precisinl)

Lectura a cero cono 0 -0,010 MPa 100 MPA 500 kPa

manguito de friccin 0 -0.0001 MPa 0,7 MPA 7 kPa

piezometro 0 +O,CO8 MPa 1 MPa 5 kPa

DELFT GEOTECHNICS

WONINGEN TE MAASSLUIS

ENSAYO DE PENETRACIN CON

EL CONO GD.02 (RE)

fecha del ensayo: 87-02-19

hora: 4-15 h

10 DESVIACIONES RESPECTO AL ENSAYO DE REFERENCIA

O.1 General

Todas las desviaciones respecto al Procedimiento del Ensayo de Referencia deben describirse de forma expl- cita y completa en los grficos con los resultados de los ensayos.

Las diferentes desviaciones posibles son:

Desviaciones en las dimensiones del cono.

Desviaciones en el ngulo del cono.

Desviaciones en las dimensiones del manguito de friccin.

Desviaciones en la situacin del manguito de friccin.

Desviaciones relacionadas con la forma de la punta del penetrmetro.

Desviaciones relacionadas con la posibilidad de movimiento relativo del cono respecto al varillaje de em- puje (lasdenominadas puntas de penetrmotro libres).

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10.2 Desviaciones en las dimensiones del cono

En algunos casos puede ser necesario desviarse del Procedimiento del Ensayo de Referencia adoptando di-

metros de cono inferiores o superiores. Todas las tolerancias especificadas para el ensayo de referencia de-

bern en tal caso adaptarse en proporcin directa al dimetro.

10.3 Desviaciones en el ngulo del cono

Puede ser necesario desviarse del ngulo del cono adoptando valores inferiores o superiores a los 60. En las

figuras 5 y 6 se muestran ejemplos de penetrmetros con conos con desviaciones en el dimetro y ngulo de

los mismos; er, el caso de la figura 6 se supone que el ensayo se realiza de manera continua.

,- Resistencia de punta ,- Resistencia de punta

L-4 080mm al

y K Friccin lateral local

Manauito de

L--L 080mm b)

Fig. 5 - a) Penetrmetro de cono tipo Andina

b) Penetrmetro de cono con manguito de friccin

1 I I _)045mm

K Manguito de friccibn ki

/i 045mm

a) b)

Fig. 6 - a) Punta de penetrmetro hidrulico Parez

b) Punta de penetrmetro hidrulico con manguito de friccin

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10.4 Desviaciones en las dimensiones del manguito de friccin

Si !a longitud del manguito de friccin de un penetrmetro con un cono de 35,7 mm de dimetro se desva

de la punta de referencia, la superficie lateral del manguito A, no debe ser superiora 3,s x 104 mm2 ni infe-

riera 1 x 104mm2.

En caso de que el dimetro del cono sea distinto de 35,7 mm, el rea de la superficie del manguito deber

ajustarse proporcionalmente con respecto al rea de la seccin transversal del cono.

10.5 Desviaciones en la situacin del manguito de friccin

La distancia entre la base del cono y el extremo inferior del manguito de friccin puede ser mayor que la co-

rrespondiente a la punta de referencia. En la figura 7 se muestra un ejemplo de punta de penetrmetro con

una situacin del manguito diferente a la del ensayo de referencia.

Elemento de medida

35.7 mm

Elemento de medida de la resistencia del cono

Fig. 7 -Punta del penetrmetro elctrico con manguito de friccin Degebo

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10.6 Desviaciones relacionadas con la forma de la punta del penetrmetro

En algunos casos se utilizan puntas de penetrmetros elctricos con una configuracin que se desva del En- sayo de Referencia. En la figura 8 se muestra un ejemplo.

al b)

Fig. 8 - La punta del penetrmetro elctrico de Delft a) sin y b) con manguito de friccin

10.7 Desviaciones relacionadas con la posibilidad de movimientos relativos del cono con respecto al vari- llaje de empuje (puntas de penetrmetro denominadas libres)

Con una punta de penetrmetro libre se pueden hacer ensayos continuos o discontinuos (vase nota 10). Cuando se realiza en ensayo de manera discontinua, aunque se conozca la velocidad de avance de la mqui- na de empuje, la velocidad de penetracin del cono en el punto de rotura del suelo puede ser diferente de la del movimiento debido a la mquina de empuje. Solamente sern iguales cuando el movimiento de des- censo del varillaje de empuje sea continuo.

10.8 Smbolos e indicaciones

Solamente se representarn los ensayos con la letra R (vase apartado 9.1) cuando hayan sido realizados si- guiendo el Ensayo de Referencia. En caso de que existan desviaciones, adems de hacer una descripcin ex- plcita de las mismas en los grficos, se anadirn las indicaciones M (mecnico), E (elctrico) o H (hidrulico) correspondientes al sistema de medida, de acuerdo con la apartado 9.1.

10.9 Penetrmetro mecnico. Precauciones, comprobaciones y verificaciones

10.9.1 Varillaje de empuje. No debe existir ningn borde saliente en el interior del varillaje de empuje en las conexiones entre varillas (figura 9).

Borde saliente

Fig. 9 - Borde saliente inaceptable en la conexin del varillaje

Cuando se hagan los ensayos de manera discontinua, el movimiento mnimo del cono o manguito de fric- cin debe ser de 0,s veces el dimetro del cono (vase nota ll).

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Enlasfiguras lC, ll, 12, 13 y 5 se muestran ejemplos de puntas de penetrmc?tro libres utilizadas en much:x

pases en ensayos de tipo discohnuo (vase neta 12).

015

Fig. 10 - Cono holands con faldn 035mm

015mm

77

Fig. 11 -Cono holands con manguito de %ccin

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10.9.2 Varillaje interior. El dimetro del varillaje interior debe de ser de 0,s mm a 1 mm inferior al dimetro interior del varillaje de empuje. El varillaje interior debe deslizar muy suavemente en el varillaje de empuje.

Los extremos del varillaje interior deben estar cortados exactamente perpendiculares respecto al eje de la varilla y terminados con una superficie suave.

Para mantener el debido grado de libertad entre las varillas interiores, no deben estar roscadas o unidas de ninguna forma entre ellas, ya que se ha podido observar que esto aumenta la friccin parsita entre el vari- llaje interior y el varillaje de empuje. Antes y despus de cada ensayo, debe comprobarse que el varillaje in- terior desliza suavemente en el exterior, as como que el cono y manguito de friccin se mueven con facili- dad con respecto al cuerpo de la punta del penetrmetro. Con objeto de mejorar la precisin para valores bajos de la resistencia, los datos de empuje registrados en superficie deben corregirse del peso total del vari- llaje interior, en el caso de resistencia de cono, y del correspondiente al varillaje de empuje y el interior, en el caso de la resistencia total.

10.10 Precisin de las medidas

Cuando el procedimiento de ensayo se desva del Ensayo de Referencia se definen dos tipos de precisiones:

Precisin normal: vase captulo 5.

Precisin reducida: La precisin obtenida no debe ser peor que la ms exigente de las dos siguientes:

10% del valor mximo medido

2% del valor mximo de la resistencia medida en la capa considerada.

En todos estos casos debe indicarse la clase de precisin de los ensayos en la memoria y en los grficos de en- sayo.

10.9 1 Penetrmetros esttico/dinmicos y penetrmetros de cono con perforacin previa

La profundidad de penetracin puede aumentarse utilizando penetrmetros esttico/dinmicos, as como mediante el empleo de penetrmetros equipados con tiles de perforacin previa.

Debe indicarse claramente en la memoria y en los grficos cuando se han utilizado estos tipos de equipo.

Il NOTAS ACLARATORIAS Y COMENTARIOS

NOTA 1: Definiciones (2.11)

Los trminos continuo y discontinuo aplicados al ensayo de penetracin no son completamente correc- tos. Resultaran ms explcitas las frases respectivas: con empuje simultneo del cono y ei varillaje y con empuje no simultneo del cono y el varillaje. Sin embargo, se han mantenido los trminos continuo y discontinuo por ser de uso comn.

NOTA 2: Definiciones (2.16)

La relacin de friccin Rf (relacin entre la resistencia lateral local a friccin fs y la resistencia del cono q,) de- be expresarse en % para obtener un nmero mayor que la unidad. Aunque en el pasado se utilizaba princi- palmente la relacin de friccin, puede emplearse tambin el ndice de friccin If (relacin entre la resis- tencia del cono q, y la resistencia a la friccin lateral local fJ que da directamente un nmero mayor que la unidad.

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Deb? tenerse en cuenta que, para calcular la relacin de friccin y/o el ndice de friccin, las medidas de la

resistencia de cono y de friccin lateral local deben corresponder a la misma profundidad. Aunque este pun-

to ha quedado claramente establecido en la definicin dada en 2.16, se insiste sobre el mismo ya que, debi-

do a la diferencia de profundidad existente en un momento determinado entre el cono y el manguito de

friccin, estos parmetros no deben utilizarse en el clcu!o a partir de medidas tomadas al mismo tiempo.

NOTA 3: Geometra general de la punta del penetrmetro (3-l), cono (3.2), huelgo y su sellado por encima

del cono (3.3). y manguito de friccin (3.5)

Durante la penetracin, las presiones del agua actan en direcciones opuestas en as reas de los extremos

del cono. Cuando no sen iguales, esto puede dar jugara una diferencia en la medida de la resistencia del co-

no, que depende de los valores de la presin de agua (Baligh et al 1981). Este mismo problema puede tam-

bin existir con el manguito de friccin. Para tener en cuenta este efecto, la geometrla puede definirse de

forma adicional por la relacin de reas (R.G. Campanella, P.K. Robertson, D. Gillespie 1983). Se necesitan

ms daPos para definir cuantitativamente esta influencia.

NOTA 4: Tolerancia en las dimensiones del cono (3.2)

Si se diera el caso :arc de que un cono nuevo se desgastara por encima de los lmites especificados durante

la ejecucin de un slo sondeo, los resultados obtenidos no es preciso rechazarlos. Se indicar en los grficos

el grado de desgaste.

NOTA 5: Manguito de friccin (3.5)

La rugosidad se define ccmo la desviacin media de la superficie real de un cuerpo con reiacin al plano me-

dio. La rugosidad se expresa en micrometros (Pm).

NOTA 6: Posibles errores (5.10.iO)

AI acabar un ensayo, a veces se observa que los elementos de medida no vuelven a cero. Este error, combina-

do con los otros posibles errores, no debe exceder los lmites de precisin indicados en las secciones 5 1

10.10.

NOTA 7: Comprobaciones (6.1)

Como mnimo, el varillaje de empuje debe comprobarse despus de un cierto nmero de sondeos, por ejem-

plo 15 20, o despus de completar una longitud total de sondeos, por ejemplo 500 m.

Debe co;nprobarse tambin despus de cada sondeo, cuando las condiciones del terreno son propensas a

producir la flexin de las varillas, por ejemplo:

(a) Grandes profundidades de suelos muy blandos situados sobre capas duras.

(b) Suelos residuales que contienen ncleos flotantes, y

(c) Suelos que contienen gravas gruesas y bolos.

NOTA 8: Distancia a otros ensayos (6.3)

Cuando haya que ejecutar un ensayo CPT y un sondeo prximos entre s, se recomienda que siempre que sea

posible se perfore el CPT antes que el sondeo. Esto tiene adems la ventaja de que se pueden escoger con

ms precisin los niveles donde habrn de tomarse las muestras, de acuerdo con las condiciones previamen-

te indicadas por el CPT.

La denominacin CPT profundo es un concepto relativo que depende de las condiciones del suelo y otros pa- rmetros. Como orientacin, CPT profundo es un ensayo que llega a profundidades de 10 o ms metros.

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NOTA 9: Piezocono (8.4)

Con el piezocono se mide de manera continua durante la penetracin la presin del agua intersticial presen- te en el suelo adyacente al cono. La presin intersticial medida est formada por la suma algebraica, de la

existente antes de la penetracin y de la originada por la tendencia del suelo a comprimirse o dilatarse debi-

do al proceso de penetracin, lo que puede dar lugar a presiones positivas o negativas.

La experiencia y los conocimientos relativos al piezocono son todava bastante limitados. Por consiguiente,

parece prematura presentar recomendaciones referentes a sus diversos elementos. Sin embargo, se han da-

do algunas recomendaciones de tipo genera referentes a la localizacin del elemento poroso y algunos

otros aspectos de importancia, con objeto de conseguir una cierta uniformidad en las publicaciones.

Al elegir como localizacin del elemento poroso la extensin cilndrica h, (figura 3), inmediatamente por

encima de la base del cono, se ha seguido la mayora de las aplicaciones utilizadas en la prctica. Sin embar-

go, esto debe considerarse como una recomendacin tentativa. Como consecuencia de la seleccin de este

emplazamiento, la longitud mxima h, recomendada se ha aumentado a 10 mm. La influencia de este cam-

bio en la resistencia del cono ser en general pequea y es posible introducir una correccin debida al mis-

mo.

El material del elemento poroso debe ser resistente al desgaste. Su estructura debe ser tal que resulte poco

pl-obable que se atore por las partculas del suelo. El sistema para la medida de las presiones intersticiales,

que incluye el sensor, el alojamiento del sensor, el elemento poroso y las conexiones, debe de tener una

gran rigidez, debido a su influencia en la transmisin de la presin del agua intersticial del suelo hasta el

sensor y la prevencin de la penetracin de pequeas partculas de suelo en el elemento poroso. Son de es-

perar ms perfeccionamientos en este sentido.

NOTA 10: Puntas de penetrmetro con cono libre (10.7)

No se recomienda la utilizacin del mtodo de ensayo continuo con puntas de penetrmetro de cono libre si

se desea obtener gran precisin, porque el movimiento del varillaje interior relativo al del varillaje de empu-

je puede cambiar de sentido a diferentes profundidades, aumentando el margen de error debido a la fric-

cin interna parsita. Adems, es necesario comprobar, por lo menos cada metro durante el ensayo, que el

varillaje interior continua movindose libremente en relacin con el varillaje de empuje.

NOTA ll: Ensayos discontinuos (10.7)

En el caso de penetrmetros mecnicos, para tener la seguridad de que el cono y el manguito de friccin se

mueven lo suficiente con relacin al varillaje de empuje, debe tenerse en cuenta el acortamiento elstico de!

varillaje interior. Por consiguiente, en la superficie el movimiento del varillaje interior relativo al varillaje de

empuje debe ser, por lo menos, igual a la suma del movimiento mnimo impuesto al cono (vase aparta-

do 10.9) ms el acortamiento del varillaje interior.

NOTA 12: Cono simple (10.7, figura 12)

En el caso del cono simple, deben tomarse precauciones especiales para evitar que el suelo entre a los meca-

nismos deslizantes y afecte las resistencias medidas. Despus de extraer la punta del penetrmetro, debe

comprobarse que el eje del cono todava se mueve con completa libertad respecto al cojinete.

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