ENSAYO DE CONO DE PENETRACION DINAMICA (CPT). ASTM D6951M–2015

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1.- Alcance

1.1 Este método de prueba cubre la medición de la tasa de penetración del penetrómetro de cono dinámico con un martillo de 8 kg [17,6 lb] (DCP de 8 kg [17,6 lb]) a través de suelo no perturbado o materiales compactos, o ambos. La tasa de penetración puede estar relacionada con la resistencia in situ, como un CBR in situ estimado (California Bearing Ratio). Se puede estimar la densidad del suelo (Nota 1) si se conocen el tipo de suelo y el contenido de humedad. El DCP descrito en este método de prueba se usa típicamente para aplicaciones de pavimento.

1.2 El método de prueba prevé una carga opcional de 4.6 kg [10.1-lb] martillo deslizante cuando el uso de la masa deslizante de 8 kg [17,6 lb] produce una penetración excesiva en terrenos blandos.

1.3 Los valores indicados en unidades SI o en unidades de pulgada-libra deben considerarse por separado como estándar. Los valores indicados en cada sistema pueden no ser equivalentes exactos; por lo tanto, cada sistema se utilizará independientemente del otro. La combinación de valores de los dos sistemas puede resultar en una no conformidad con el estándar.

1.4 Esta norma no pretende abordar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer la aprobación priete las prácticas de seguridad y salud y determine la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.

2.- Referencia

ASTM: D6951/D6951M − 09 (Reapproved 2015)

3.- Resumen del Metodo para determinar el Cono de Penetracion Dinamico

3.1 El operador clava la punta del DCP en el suelo levantando el martillo deslizante hasta el mango y luego soltándolo. La penetración total para un número dado de golpes se mide y registra en mm / golpe, que luego se usa para describir la rigidez, estimar una resistencia CBR in situ a partir de una tabla de correlación apropiada u otras características del material.

4.- Importancia y uso del Metodo para determinar el Cono de Penetracion Dinamico

4.1 Este método de prueba se utiliza para evaluar la resistencia in situ del suelo no perturbado y los materiales compactados (o ambos). La tasa de penetración del DCP de 8 kg [17,6 lb] se puede utilizar para estimar la CBR (relación de carga de California) in situ, para identificar el espesor de los estratos, la resistencia al corte de los estratos y otras características del material.
4.1.1 Existen otros métodos de prueba para DCP con diferentes pesos de martillo y tamaños de punta de cono, que tienen correlaciones que son únicas para el instrumento.
4.2 El DCP de 8 kg [17.6 lb] se sostiene verticalmente y, por lo tanto, se usa típicamente en aplicaciones de construcción horizontal, como pavimentos y losas de piso.
4.3 Este instrumento se usa típicamente para evaluar las propiedades de los materiales hasta una profundidad de 1000 mm [39 pulgadas] por debajo de la superficie. La profundidad de penetración se puede aumentar utilizando extensiones de varilla de transmisión. Sin embargo, si se utilizan extensiones de varilla de transmisión, se debe tener cuidado al usar correlaciones para estimar otros parámetros, ya que estas correlaciones solo son apropiadas para configuraciones específicas de DCP. La masa y la inercia del dispositivo cambiarán y se producirá la fricción de la piel a lo largo de las extensiones de la varilla de transmisión.
4.4 El DCP de 8 kg [17.6 lb] se puede usar para estimar las características de resistencia de suelos de grano fino y grueso, materiales de construcción granulares y materiales débiles estabilizados o modificados. El DCP de 8 kg [17,6 lb] no se puede utilizar en materiales altamente estabilizados o cementados o para materiales granulares que contienen un gran porcentaje de agregados superiores a 50 mm. [2 pulg.].

Figura 1 Esquema del Dispositivo DCP

4.5 El DCP de 8 kg [17,6 lb] se puede utilizar para estimar la resistencia de los materiales in situ que se encuentran debajo de una capa unida o muy estabilizada mediante la primera perforación o extracción de testigos de un orificio de acceso.
NOTA 1 — El DCP puede usarse para evaluar la densidad de un material bastante uniforme relacionando la densidad con la tasa de penetración en el mismo material. De esta manera se pueden identificar los «puntos blandos» o poco compactados, aunque el DCP no mide la densidad directamente.
4.5.1 Una medición de DCP de campo da como resultado un CBR de campo o in situ y normalmente no se correlacionará con el CBR de laboratorio o empapado del mismo material. Por lo tanto, la prueba está destinada a evaluar la resistencia in situ de un material en las condiciones de campo existentes.

5.- Aparato para determinar el Cono de Penetracion Dinamico

5.1 El DCP de 8 kg [17,6 lb] se muestra esquemáticamente en la Fig. 1. Consta de los siguientes componentes: una varilla impulsora de acero de 16 mm [5 ⁄8 pulgadas] de diámetro con una punta reemplazable o una punta cónica desechable, un martillo de 8 kg [17.6 lb] que se deja caer a una altura fija de 575 mm [22,6 pulg.], un conjunto de acoplador y una manija. La punta tiene un ángulo incluido de 60 grados y un diámetro en la base de 20 mm [0,79 pulg.]. (Vea la figura 2.)

5.1.1 El aparato está construido típicamente de acero inoxidable acero, con la excepción de la punta de la punta de reemplazo, que puede estar construida de acero para herramientas endurecido o similar material resistente al desgaste.

5.2 Se recomiendan las siguientes tolerancias:

5.2.1 Peso del martillo: 8,0 kg [17,6 lb]; la tolerancia es de 0,01 kg [0,02 lb],

5.2.2 Peso del martillo-medida de 4,6 kg [10,1 lb.]; la tolerancia es de 0,01 kg [0,02 lb],

5.2.3 Caída del martillo: medición de 575 mm [22,6 pulg.]; la tolerancia es de 1,0 mm [0,04 pulg.],

5.2.4 Medición del ángulo de la punta de 60 grados incluido el ángulo; la tolerancia es de 1 grado, y

5.2.5 Medida del diámetro de la base de la punta de 20 mm [0,79 pulg.]; la tolerancia es de 0,25 mm [0,01 pulg.]

Figura 2 Punta Reemplazable

Figura 3 Punta de cono Desechable

5.4.3 Un taladro percutor rotatorio o un aparato de extracción de muestras capaz de perforar un orificio de diámetro mínimo de 25 mm [1 pulg.]. Es posible que se requiera un orificio más grande según el material subyacente o la necesidad de pruebas adicionales o muestreo

5.4.4 Una aspiradora en seco / húmedo o una alternativa adecuada para eliminar el material suelto y el ﬂ uido si se hace un orificio de acceso antes de la prueba.

5.4.5 Fuente de alimentación de campo para los elementos de alimentación en 5.4.3 y 5.4.4,

5.4.6 Puntas de cono desechables,

5.4.7 Martillo de doble masa y,

5.4.8 Se recomienda un gato de extracción si no se utilizan puntas cónicas desechables (ver Fig. 5).

6.- Procedimiento para determinar el Cono de Penetracion Dinamico

6.1 Verificación del equipo: antes de comenzar una prueba, el dispositivo DCP se inspecciona para detectar piezas dañadas por fatiga, en particular acoplador y manija, y desgaste excesivo de la varilla de transmisión y la punta de punta reemplazable. Todas las juntas deben estar bien apretadas, incluido el conjunto del acoplador y la punta de punta reemplazable (o el adaptador para la punta de cono desechable) a la varilla de transmisión.

6.2 Operación básica: el operador sostiene el dispositivo por el mango en posición vertical o vertical y levanta y libera el martillo desde la altura de caída estándar. El registrador mide y registra la penetración total para un número determinado de golpes o la penetración por golpe.
6.3 Lectura inicial:
6.3.1Prueba de una capa de superficie: el DCP se sostiene verticalmente y la punta se asienta de manera que la parte superior de la parte más ancha de la punta quede al ras con la superficie del material que se va a probar. Se obtiene una lectura inicial de la varilla impulsora graduada o una escala vertical / varilla de medición separada. La distancia se mide con una precisión de 1 mm [0,04 pulg.]. Algunos accesorios de referencia deslizantes permiten que la escala / varilla de medición se establezca / marque en cero cuando

6.3.2 Prueba debajo de una capa unida: cuando se prueban materiales debajo de una capa unida, se utiliza un taladro de percusión rotatorio o un aparato de extracción de muestras que cumpla con los requisitos dados en 5.4.3 anterior para proporcionar un orificio de acceso a la capa que se va a probar. La extracción de testigos húmeda requiere que el fluido de extracción de muestras se elimine inmediatamente y que la prueba de DCP se realice lo antes posible, pero no más de 10 minutos después de la finalización de la operación de extracción de muestras. No se debe permitir que el fluido de extracción de muestras penetre o penetre en el material que se va a probar. Se utiliza una aspiradora en húmedo / seco o una alternativa adecuada después de completar la perforación o extracción de testigos para eliminar los materiales sueltos y el fluido del orificio de acceso antes de realizar la prueba. Para minimizar el alcance de la perturbación del martillo perforador, no se debe perforar completamente a través de la capa unida, sino que se debe detener en unos 10 a 20 mm [0,4 a 0,8 pulgadas]. El DCP se utiliza luego para penetrar la parte inferior de la capa unida. Este puede ser un proceso repetitivo entre la perforación y la realización de pruebas de DCP para determinar el espesor de la capa.
6.3.3 Prueba de pavimento con sellos finos: para pavimentos con sellos delgados, la punta se avanza a través del sello hasta que el punto cero (ver Fig. 4) de la punta esté al ras con la parte superior de la capa a probar.
6.3.4 Una vez que se ha alcanzado la capa que se va a probar, se toma una lectura de referencia con el punto cero en la parte superior de esa capa y se registra el grosor de la capa o capas extraídas. Esta lectura de referencia es el punto a partir del cual se mide la penetración posterior.

6.4 Secuencia de prueba:
6.4.1 Dejar caer el martillo: el dispositivo DCP se mantiene posición vertical. El operador levanta el martillo hasta que haga solo un ligero contacto con el mango. El martillo no debe impactar la manija cuando se levanta. El martillo luego se deja caer libremente e impactar el conjunto del acoplador del yunque.
El número de golpes y penetraciones correspondientes son registrado como se describe en 6.5.

6.4.2 Profundidad de penetración: la profundidad de penetración variará con la aplicación. Para aplicaciones típicas en carreteras, una penetración de menos de 900 mm [35 pulg.] Generalmente será adecuado.

6.4.3 Rechazo: la presencia de grandes agregados o estratos rocosos detendrá una mayor penetración o desviará la varilla impulsora. Si después de 5 golpes, el dispositivo no ha avanzado más de 2 mm [0,08 pulg.] O el mango se ha desviado más de 75 mm [3 pulg.] De la posición vertical, la prueba se detendrá y el dispositivo se moverá a otra lugar de prueba. La nueva ubicación de la prueba debe estar a un mínimo de 300 mm [12 pulg.] De la ubicación anterior para minimizar el error de prueba causado por la alteración del material.

6.4.4 Extracción: una vez completada la prueba, el dispositivo debe extraerse con el gato de extracción cuando se usa una punta de punta reemplazable. Cuando se usa un cono desechable, el dispositivo se extrae empujando el martillo hacia arriba contra el mango.

6.5 Registro de datos:

6.5.1 Se sugiere un formulario como el que se muestra en la Tabla 1 para el registro de datos. El registrador ingresa la información del encabezado antes de la prueba. Los datos de prueba reales se registran en la columna 1 (Número de golpes) y la columna 2 (Penetración acumulada en mm); si el contenido de humedad está disponible, se ingresa en la columna 8. Cuando se prueba una capa subterránea a través de un orificio de acceso perforado o con núcleo, la primera lectura corresponde a la lectura de referencia en la parte superior de la capa que se probará según 6.3.2. El número de golpes entre lecturas puede variar dependiendo de la resistencia del material. Normalmente las lecturas se realizarán tras un número fijo de golpes, es decir, 1 golpe para material blando, 5 golpes para materiales “normales” y 10 golpes para materiales muy resistivos. Se registra la penetración al 1 mm [0,04 pulg.] Más cercano correspondiente a un número específico de golpes. Se toma una lectura inmediatamente cuando las propiedades del material o la tasa de penetración cambian significativamente.

7.- Expresion de Resultados

7.1 La CBR in situ estimada se calcula utilizando el índice DCP (columna 6, Tabla 1) y la Tabla 2 para cada conjunto de lecturas. La penetración por golpe se puede graficar contra la lectura de la escala o la profundidad total. La penetración por golpe se utiliza para estimar el CBR in situ o la resistencia al corte utilizando la correlación adecuada. Por ejemplo, la correlación de penetración por golpe (DCP) en la Tabla 2 se deriva de la siguiente ecuación recomendada por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.

Figura 4 Esquema del Martillo de Masa Dual