ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT)

SONDAJE CON ENSAYO DE PENETRACION ESTANDAR (SPT).

 

¿Que es el Ensayo SPT o Standard Penetration Test?

Equipo spt para estudio de mecanica de suelos

Este Ensayo consiste en contabilizar el número de golpes necesarios para penetrar el suelo con una masa a una determinada altura. El ensayo SPT o Standard Penetration Test es uno de los más realizados en los procedimientos de sondeos o sondajes.

SPT o Standard Penetration Test, es un sondaje in situ que se encuentra dentro de la categoría de pruebas de penetrómetro, los Standard Penetration Test (Ensayos de Penetracion Estandar) se llevan a cabo en pozo y se emplean para medir la resistencia de los estratos del suelo a la penetración sufrida; con estos ensayos se determina una correlación empírica entre las propiedades del suelo y la resistencia a la penetración.

El Sondeo SPT es extremadamente útil para determinar la densidad relativa, resistencia a la compresión no confinada y el ángulo de resistencia al corte de suelos no cohesivos.

 

Aquí te dejo un enlace para aprender distintos tipos de  Ensayos de Laboratorio de Suelos
Adicionalmente te dejo este  segundo enlace de Mecánica de Suelos y Geotecnia, donde podrás encontrar videos, libros y papers.  
¡Que aprendas y disfrutes de este contenido, saludos!

 

  • Consultor con Master en Ingeniería Geotécnica, USA. 
  • AHORRA el 100% de ENSAYOS de SUELOS al solicitar un Estudio de Mecánica de Suelos.
  • OBTÉN un 20% de DESCUENTO al realizar Ensayos de Laboratorio. 
  • Equipo Multidisciplinario de Ingeniería. 
  • Perforadora con SPT.
  • Laboratorio más Completo y de Avanzada Tecnología.
Contáctanos
3.8/5 - (71 votos)

Video de SPT

herramientas de calculo para ensayos de laboratorio de suelos

Plantilla (XLSX) Excel  para determinar el Sondaje con Standar Penetration Test

 

Herramientas para Sondaje con Ensayo de Penetracion Estandar o Ensayo SPT.

Los requisitos para realizar SPT son:

  • Muestreador de cuchara dividida estándar.
  • Martillo de caída de 63,5 kg.
  • Varilla guía.
  • La plataforma de perforación.
  • Cabeza de conducción (yunque).

 

Procedimiento para el Sondaje con Ensayo de Penetracion Estandar (SPT)

El Sondeo se lleva a cabo en un pozo por medio de un muestreador estándar de cuchara partida. Una vez que se perfora a la profundidad deseada, se retira la herramienta de perforación y el muestreador se coloca dentro del pozo.

Por medio de un martillo de caída de 63,5 kg de masa que cae a una altura de 750 mm a una velocidad de 30 golpes por minuto, el muestreador se introduce en el suelo. Esto es según IS -2131: 1963.

Se cuenta el número de golpes de martillo necesarios para impulsar una profundidad de 150 mm. Además es impulsado por 150 mm y se cuentan los golpes.

Del mismo modo, el muestreador se impulsa una vez más en 150 mm y se registra el número de golpes. No se tiene en cuenta el número de golpes registrados para los primeros 150 mm. El número de golpes registrados para los dos últimos intervalos de 150 mm se suma para obtener el número de penetración estándar (N) . En otras palabras,

N = No: de golpes necesarios para una penetración de 150 mm más allá de la unidad de asiento de 150 mm.

Si el número de golpes para la unidad de 150 mm supera los 50, se toma como rechazo y se interrumpe la prueba. El número de penetración estándar se corrige para corrección de dilatación y corrección de sobrecarga.

Ventajas Sondaje con Ensayo de Penetracion Estandar (SPT)

Las ventajas del ensayo o sondeo de penetración estándar (SPT) son:

  • La prueba es sencilla y económica
  • La prueba proporciona muestras representativas para inspección visual, pruebas de clasificación y contenido de humedad.
  • El comportamiento real del suelo se obtiene a través de valores SPT.
  • El método ayuda a penetrar capas densas y rellenos.
  • La prueba se puede aplicar para una variedad de condiciones del suelo.

Desventajas del ensayo de Penetracion Estandar

Las desventajas o limitaciones del ensayo o sondeo de penetración estantar (SPT) son:

  • Los resultados variarán debido a cualquier variabilidad mecánica o del operador o perturbaciones de perforación.
  • La prueba SPT es costosa y requiere mucho tiempo.
  • Las muestras recuperadas para la prueba están alteradas.
  • Los resultados de la prueba de SPT no se pueden reproducir
  • La aplicación de SPT en gravas, cantos rodados y suelos cohesivos es limitada

 

 

Desarrollo Ensayo de Penetracion Estandar (SPT- NCh3364:2014)

1.- Alcance 

  • Este método describe el procedimiento conocido como ensayo de Penetración Estándar  (SPT) el cual consiste en hincar un muestreador de cuchara normalizada para obtener una muestra representativa del suelo y medir su resistencia a la penetración.
  • Este procedimiento de ensayo puede ser utilizado en las metodologías para evaluar el potencial de licuación o licuefacción1.
  • Los aspectos de seguridad del ensayo SPT no están cubiertos en esta norma.

2.- Referencias 

El documento siguiente es indispensable para la aplicación de esta norma. Para referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha se aplica la última edición del documento referenciado (incluyendo cualquier enmienda).                                                               

  • ASTM D 1586:1999, Standard Test Method for Penetration Test and Split-Barrel Sampling of Soils.

3.- Significado y uso del Sondaje  de Penetracion Estandar

  • Este método proporciona la obtención de una muestra alterada de suelo, la cual puede ser utilizada para realizar ensayos de laboratorio. Para obtener muestras con menor alteración se deben utilizar muestreadores de pared delgada, por ejemplo, tubo Shelby o Denison.
  • Este método es utilizado extensamente en una gran variedad de proyectos geotécnicos de exploración. Existen muchas correlaciones locales y correlaciones extensamente publicadas, que relacionan el valor de N con diversas propiedades ingenieriles de los Suelos.

4.- Aparatos para determinar el Sondeo de Penetracion Estandar

  • Martillo, cuerpo de acero que pesa (63,5 ± 0,5) kgf, que se deja caer sucesivamente desde una altura de 0,76 m para proporcionar la energía de impacto al ensayo.
  • Número de vueltas de cuerda, el número de veces que la cuerda es enrollada completamente alrededor del tambor. El ensayo de resistencia a la penetración se lleva a cabo dando dos vueltas nominales alrededor del tambor. Dependiendo de la posición del operador, la dirección de rotación del tambor y el ángulo al cual la cuerda se separa del tambor, el número de vueltas varía entre 1 3/4 y 2 1/4 (ver Figura 1).

 

  • Equipo de perforación, se acepta cualquier equipo que proporcione una perforación limpia y que asegure que el ensayo SPT sea realizado en suelo.
  • Barras de conexión, se deben usar barras de perforación de acero, de unión rápida, para conectar la cuchara normalizada con el sistema de caída de martillo. Las barras deben tener una rigidez (momento de inercia) igual o mayor a la de una barra del tipo “A” de paredes paralelas (diámetro exterior de 4,1 cm y diámetro interior de 2,85 cm).

NOTA 1 De acuerdo a ASTM D 1586:1999, investigaciones recientes indican que barras con rigidez en el rango de  calibres A hasta N no producen un efecto significativo en los valores de N para ensayos realizados en profundidades de hasta 30 m.

NOTA 2 Los tipos de barras y sus calibres a utilizar hasta profundidades de 30 m (Conventional Drill Rod) son los siguientes: AW  (1,75 pulgadas); BW (2,13 pulgadas) y NW (2,63 pulgadas). Para profundidades mayores que 30 m,  utilizar BW o NW.

  • Muestreador de cuchara normalizada, el muestreador debe tener las dimensiones indicadas en Figura 2. La punta del muestreador debe ser de acero endurecido y ésta debe ser remplazada o reparada cuando esté abollada o deformada. La cuchara normalizada debe estar equipada con una bolilla de retención y ventilación. Para el caso de arenas sueltas y saturadas, la cuchara normalizada debe estar equipada con canastillo (ver Figura 3).

 

 Sistema de caída de martillo

  • Martillo y cabeza de golpe, el martillo debe ser de acero sólido y tener un peso de (63,5 ± 0,5) El martillo debe impactar la cabeza de golpe y realizar un contacto acero con acero cuando se deja caer. Los martillos que se utilizan con el método de tambor y soga, deben tener una capacidad de sobreelevación libre de por lo menos 10 cm. Por razones de seguridad, se recomienda un equipo con cabeza de golpe interna. El peso total del conjunto martillo y cabeza de golpe sobre las barras de perforación no debe ser mayor que (113 ± 5) kgf.
  • Sistema de levante y caída del martillo, se pueden utilizar sistemas de tambor-soga, semiautomático o automático, todo esto siempre y cuando el aparato de levante sea completamente independiente del tren de barras para impedir que se afecte el muestreador.
  • Durante la ejecución del ensayo se debe procurar la verticalidad del Para ello se debe utilizar barra guía, cabeza de golpe y tren de barras.
  • Accesorios, se debe contar con etiquetas, contenedores para muestras, hojas para registro de datos y equipo para medir el nivel de agua en el interior del sondaje, de acuerdo con los requisitos del proyecto y otras Normas Chilenas.

Procedimiento de perforación para determinar la Penetración Estándar

  • El sondaje debe avanzar por incrementos para permitir un muestreo intermitente. Los intervalos y las localizaciones de ensayo son normalmente especificados por el profesional responsable del estudio geotécnico. Típicamente, los intervalos elegidos son de 1 m, con ensayos y muestreos en cada cambio de estrato.
  • No se debe realizar un ensayo SPT a un distanciamiento menor que 0,5 m del término del ensayo anterior.
  • El procedimiento de perforación debe proporcionar una cavidad limpia y estable antes de introducir el muestreador y asegurar que el ensayo se realiza en un suelo esencialmente inalterado.
  • Los procedimientos considerados como aceptables, dependiendo de las condiciones del suelo a ensayar son los siguientes:
  1. Método de perforación por rotación.
  2. Método de barreno helicoidal continuo con eje hueco.
  3. Método de lavado de perforación.
  4. Método de barreno continuo con eje sólido.
  • No se debe permitir el proceso de inyección de fluido a través de un muestreador de tubo abierto y luego el ensayo SPT cuando se alcanza la profundidad deseada.
  • No se acepta el uso de lanza de agua (chorro frontal de agua a presión) como método de preparación y limpieza para la ejecución de un ensayo SPT.
  • En suelos arenosos, el método de barreno continuo con eje sólido no debe ser usado para avanzar el sondaje debajo del nivel freático.
  • El entubado o revestimiento no debe avanzar por debajo del punto de inicio del ensayo SPT.
  • No se permite avanzar la perforación con brocas de descarga de fondo o frontal.
  • No se permite utilizar la cuchara normal como herramienta de avance.
  • En todo momento el nivel de fluido de perforación dentro del sondaje debe ser mantenido a nivel o por encima del nivel freático durante la perforación, remoción de barras de perforación y del muestreo.
  • Para mantener la estabilidad de la perforación en suelos no cohesivos, particularmente en arenas limpias, se debe usar lodo bentonítico o solución con aditivo biodegradable.

Procedimientos de muestreo y ensayo para determinar Sondeo de Penetración Estándar

  • Luego que el sondaje haya avanzado hasta la profundidad deseada para realizar el ensayo y se ha removido los sobrantes de la perforación o detritus, prepare el ensayo con la siguiente secuencia de operaciones:
  • Revisar que el muestreador se encuentre en buenas condiciones, limpio y con todos sus accesorios.
  • Asegurar el muestreador de cuchara normalizada a las barras de muestreo y bajar por la perforación. Asegurar un adecuado apriete entre las barras.
  • Colocar el martillo por encima y conectar la cabeza de golpe a la parte superior de las barras de muestreo. Esto puede ser hecho antes que las barras de muestreo y el muestreador se bajen a la perforación.
  • Descansar el peso muerto del muestreador, barras, martillo y cabeza de golpe, en el fondo de la perforación y aplicar un golpe de asiento. Anotar la profundidad de comienzo de Si se encuentra muchos detritos de la perforación en el fondo del sondaje, levantar el tren de barras y muestreador y limpiar de nuevo la perforación antes de realizar el ensayo.
  • Marcar las barras de perforación en tres tramos sucesivos de 0,15 m cada uno, de modo que el avance del muestreador bajo los impactos del martillo pueda ser observado fácilmente en cada intervalo de 0,15 m.
  • Hincar el muestreador con golpes de martillo y contar el número de golpes aplicado en cada tramo de 0,15 m. El valor de N corresponde a la suma de los golpes de los dos últimos tramos de 0,15 m.
  • Se define condición de rechazo (R) cuando ocurre cualquiera de las situaciones siguientes:
  • Aplicar un total de 50 golpes en uno de los tres tramos de 0,15 m .
  • Aplicar un total de 100 golpes durante los tres tramos sucesivos.
  • No se observa ningún avance del muestreador durante la aplicación de 10 golpes sucesivos del martillo.

NOTA: En todos los casos debe quedar registrado el número de golpes y la penetración obtenida.

  • Registrar el número de golpes requerido para alcanzar cada 0,15 m de penetración o fracción. Los primeros 0,15 m se consideran de acomodamiento. La suma del número de golpes del segundo y tercer tramo se denomina resistencia a la penetración estándar o valor de N. Si el muestreador se hinca menos que 0,45 m para los tramos parciales, se debe reportar la profundidad de penetración alcanzada, además del número de golpes. Si el muestreador avanza por debajo del fondo de la perforación por acción del peso propio de las barras, martillo y cabeza de golpe, debe ser anotada dicha información en el registro.
  • El izaje y posterior caída de martillo se debe ejecutar mediante uno de los métodos siguientes:
  • Mediante la utilización de un sistema de caída de martillo automático o semiautomático, que levante el martillo de 63,5 kgf y lo deje caer desde una altura de 0,76 m sin impedimentos.
  • Mediante el uso de un sistema manual utilizando un tambor rotatorio para enrollar una soga de manila de diámetro entre 2 cm y 2,5 cm conectada al martillo. Cuando se use el método de tambor y soga, el sistema de operación debe cumplir con lo siguiente:
  • El tambor debe estar libre de oxidación, aceite y grasa, y debe tener un diámetro en el rango de 15 cm a 25 cm.
  • El tambor debe ser operado a una velocidad de rotación mínima de 100 rpm.
  • El operador debe aplicar 1 3/4 o 2 1/4 vueltas de soga sobre el tambor, dependiendo de su sentido de giro. La soga se debe mantener en una condición relativamente seca, limpia y se debe remplazar si se vuelve aceitosa, desgastada o quemada.
  • Para cada golpe de martillo, la elevación y posterior caída debe ser realizada por el Esta operación debe ser realizada rítmicamente sin sostener la cuerda al momento de la caída de martillo. Se recomienda una frecuencia de 30 a 40 golpes por minuto.
  • Recuperación de la muestra.

El procedimiento a seguir es el siguiente:

  • Subir el muestreador a la superficie y abrir.
  • Registrar la longitud de la muestra recuperada. Describir la muestra de suelo recuperada de acuerdo a su composición, color, estratificación u otro aspecto relevante.
  • Colocar una o más partes representativas de la muestra en recipientes sellados e impermeables, evitando dañar o distorsionar las muestras.
  • Sellar cada recipiente para evitar la pérdida de humedad.
  • Adherir etiquetas a los recipientes indicando la obra, número de sondaje, profundidad de la muestra y número de golpes por cada incremento de 0,15m.
  • Si existe algún cambio de suelo dentro del muestreador, preparar un recipiente para cada estrato indicando su localización en el muestreador.

NOTA: Si en el extremo superior del muestreador se observa material sobrante de la perforación, no incluir en las  muestras recuperadas.

Desarrollo del Sondaje con Ensayo de Penetracion Estandar (ASTMD1586-D1586M/2018)

 Alcance

  • Este método de prueba describe el procedimiento, generalmente conocido como Prueba de Penetración Estándar (SPT), para conducir un muestreador de barril partido con un martillo de 140 lb [63,5 kg] caído 30 pulgadas [750 mm] para obtener una muestra de suelo para su identificación. y medir la resistencia del suelo a la penetración del muestreador estándar de 50 mm [2 pulg.] de diámetro. El valor SPT “ N ” es el número de golpes de martillo necesarios para impulsar el muestreador en el intervalo de profundidad de 0,5 a 1,5 pies [0,15 a 0,45 m] de un intervalo de conducción de 1,5 pies [0,45 m].
  • El método de prueba D4633 es generalmente necesario para medir la energía de la barra de perforación de un sistema de martillo de caída dado y, utilizando la energía medida de la barra de perforación, los valores de N se pueden corregir a un nivel de energía estándar. La práctica D6066 utiliza los métodos de prueba D1586 y D4633 y tiene requisitos adicionales para martillos, energía de martillo y métodos de perforación para determinar la resistencia a la penetración de las arenas sueltas con corrección de energía para la evaluación de la licuefacción.
  • La  práctica D3550 / D3550M es un procedimiento similar que utiliza un muestreador de barril dividido de mayor diámetro accionado con un sistema de martillo que puede permitir una masa de martillo diferente. Los valores de resistencia a la penetración de la Práctica D3550 / D3550M no cumplen con esta norma.
  • Los  resultados de las pruebas y la información de identificación se utilizan en la exploración del subsuelo para una amplia gama de aplicaciones, como exploraciones geotécnicas, geológicas, geoambientales o geohidrológicas. Cuando se requiere litología detallada para investigaciones geohidrológicas, se recomienda el uso de métodos de muestreo continuo ( D6282 / D6282M , D6151 / D6151M , D6914 / D6914M ) cuando el valor de SPT N incremental no es necesario para propósitos de diseño (ver 4.1.1 ).
  • Las pruebas de resistencia a la penetración se realizan típicamente a intervalos de profundidad de 5 pies [1.5 m] o cuando se observa un cambio significativo de materiales durante la perforación, a menos que se especifique lo contrario.
  • Este método de prueba está limitado a su uso en suelos no litificados y suelos cuyo tamaño máximo de partícula es aproximadamente menos de la mitad del diámetro del muestreador.
  • Este ensayo implica el uso de equipo de perforación rotatorio (Guía D5783 , Práctica D6151 / D6151M ). Otros procedimientos de perforación y muestreo (Guías D6286 y D6169 / D6169M ) están disponibles y pueden ser más apropiados. No se abordan las consideraciones para la conducción manual o el muestreo poco profundo sin perforaciones. Las investigaciones del subsuelo deben registrarse de acuerdo con la Práctica D5434 . Las muestras deben conservarse y transportarse de acuerdo con la Práctica D4220 / D4220M utilizando el Grupo B. Las muestras de suelo deben identificarse por el nombre del grupo y el símbolo de acuerdo con la Práctica D2488 .
  • Todos los valores observados y calculados deben cumplir con las pautas para dígitos significativos y redondeo establecidos en la Práctica D6026 , a menos que sean reemplazados por este método de prueba.
  • Los procedimientos utilizados para especificar cómo se recopilan / registran y calculan los datos en el estándar se consideran el estándar de la industria. Además, son representativos de los dígitos significativos que generalmente deben conservarse. Los procedimientos utilizados no consideran variación material, propósito para la obtención de los datos, estudios de propósito especial o cualquier consideración para los objetivos del usuario; y es una práctica común aumentar o reducir dígitos significativos de los datos reportados para estar en consonancia con estas consideraciones. Está más allá del alcance de estos métodos de prueba considerar dígitos significativos usados ​​en métodos de análisis para datos de ingeniería.
  • Unidades— Los valores indicados en pulgadas-libra o unidades SI [presentados entre paréntesis] 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. El informe de los resultados de las pruebas en unidades distintas de pulgada-libra no se considerará una no conformidad con esta práctica. Las unidades equivalentes SI que se muestran en este documento cumplen en general con los estándares internacionales existentes.
  • Las mediciones de resistencia a la penetración a menudo implicarán planificación, administración y documentación de seguridad. Este método de prueba no pretende abordar todos los aspectos de la exploración y la seguridad del sitio.
  • La  realización de la prueba generalmente implica el uso de un equipo de perforación; por lo tanto, se deben observar los requisitos de seguridad descritos en las normas de seguridad aplicables (por ejemplo, las regulaciones de OSHA, 2 NDA Drilling Safety Guide, 3 manuales de seguridad de perforación y otras regulaciones de agencias locales aplicables).
  • Esta norma no pretende abordar todas las preocupaciones de seguridad, si las hay, asociadas con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas adecuadas de seguridad, salud y medio ambiente y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.
  • Esta norma internacional se desarrolló de acuerdo con los principios de normalización reconocidos internacionalmente establecidos en la Decisión sobre los principios para el desarrollo de normas, guías y recomendaciones internacionales emitida por el Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio.
  1. . Referencia 

Estándares ASTM

  • Terminología D653 relacionada con el suelo, las rocas y los fluidos contenidos.
  • Métodos de prueba D854 para la gravedad específica de los sólidos del suelo mediante picnómetro de agua.
  • D2216 Métodos de prueba para la determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) del suelo y la roca por masa.
  • D2487 Práctica para la clasificación de suelos con fines de ingeniería (Sistema unificado de clasificación de suelos).
  • D2488 Práctica para la descripción e identificación de suelos (procedimientos manuales visuales).
  • Método de prueba D2573 / D2573M para prueba de cizallamiento con paleta de campo en suelos saturados de grano fino.
  • Práctica D3740 para los requisitos mínimos para agencias dedicadas a pruebas y / o inspección de suelos y rocas tal como se utilizan en diseño de ingeniería y construcción.
  • Método de prueba D4633 para medición de energía para penetrómetros dinámicos.
  • D5088 Práctica para la descontaminación de equipos de campo utilizados en sitios de desechos.
  • Práctica D5092 para el diseño e instalación de pozos de monitoreo de aguas subterráneas.
  • Guía D5299 para la clausura de pozos de agua subterránea, dispositivos de monitoreo de zonas Vadose, perforaciones y otros dispositivos para actividades ambientales.
  • D5434 Guía para el registro de campo de exploraciones subterráneas de suelos y rocas.
  • Método de prueba D5778 para pruebas electrónicas de penetración de cono de fricción y piezocona de suelos.
  • Guía D5782 para el uso de la perforación rotatoria de aire directa para la exploración geoambiental y la instalación de dispositivos de monitoreo de la calidad del agua subterránea.
  • Guía D5783 para el uso de perforación rotatoria directa con fluido de perforación a base de agua para la exploración geoambiental y la instalación de dispositivos de monitoreo de la calidad del agua subterránea.
  • Guía D5784 / D5784M para el uso de barrenas de vástago hueco para la exploración geoambiental y la instalación de dispositivos de monitoreo de la calidad del agua subterránea.
  • Guía D5872 / D5872M para el uso de métodos de perforación de avance de revestimiento para la exploración geoambiental e instalación de dispositivos de monitoreo de la calidad del agua subterránea.
  • Práctica D6026 para el uso de dígitos significativos en datos geotécnicos.
  • D6066 Práctica para determinar la resistencia de penetración normalizada de las arenas para la evaluación del potencial de licuefacción.
  • Guía D6286 para la selección de métodos de perforación para la caracterización ambiental del sitio.

 

Significado y Uso

  • Este ensayo es la prueba de perforación de exploración subterránea más utilizada realizada en todo el mundo. Numerosos estándares internacionales y nacionales están disponibles para el Sondeo SPT que en general cumplen con este estándar. La prueba proporciona muestras con fines de identificación y proporciona una medida de la resistencia a la penetración que se puede utilizar para fines de diseño geotécnico. Muchas correlaciones locales e internacionales ampliamente publicadas que relacionan el conteo de golpes, o valor N , con las propiedades de ingeniería de los suelos están disponibles para propósitos de ingeniería geotécnica.
  • El  muestreo de SPT incremental no es un método preferido de muestreo de suelo para exploración ambiental o geohidrológica a menos que el valor N de SPT sea ​​necesario para propósitos de diseño. Los métodos de muestreo continuo, como el muestreo de suelo con empuje directo (Guía D6282 / D6282M ), o la extracción de testigos continua con barrenas de vástago hueco (Práctica D6151 / D6151M ) o taladros sónicos (Práctica D6914 / D6914M ) proporcionan el mejor registro continuo de litología. El muestreo continuo se puede realizar con muestreadores SPT, pero es lento en comparación con otros métodos, y los valores de N pueden no ser confiables (ver 4.6.1). El muestreo para litología detallada se puede reducir mediante el uso de pruebas de detección como la geofísica y las pruebas de perfilado de empuje directo, como los penetrómetros de cono (método de prueba D5778 ), el penetrómetro de cono dinámico o la sonda de resistividad eléctrica.
  • Los valores de  SPT N se ven afectados por muchas variables permitidas en el diseño y ejecución de la prueba. Las investigaciones de la transmisión de energía en las pruebas SPT comenzaron en la década de 1970 y mostraron que los diferentes sistemas de martillo de caída proporcionan diferentes energías al muestreador en profundidad. Hay tantos diseños de martillo diferentes que es importante obtener la relación de transferencia de energía (ETR) para el sistema de martillo que se utiliza de acuerdo con el método de prueba D4633 . Se ha demostrado que la ETR de varios sistemas de martillos varía entre el 45 y el 95% de la energía potencial máxima (PE). Dado que el valor de N es inversamente proporcional a la energía suministrada, Nlos valores de diferentes sistemas están lejos de ser estándar. Ahora es una práctica común corregir los valores de N a un nivel de energía del 60% del total (PE), o valores de 60 como se presenta aquí y en la práctica D6066 . En esta norma no se requiere reportar ETR o 60pero se recomienda encarecidamente que se anote e informe si está disponible. Si se conoce la ETR del sistema de martillo / yunque / varilla, el PE del martillo aún puede variar después de la calibración, por lo que es esencial que se controlen las alturas / velocidades de caída del martillo para confirmar un rendimiento constante. Reporte cualquier ocurrencia de alturas de caída de martillo que no cumplan con el valor requerido de 30 pulg. [750 mm] durante la prueba. El uso de datos ETR anteriores para un sistema de martillos no asegura que funcionará de la misma manera en el proyecto actual. Si no se obtiene la ETR en el sitio, asegúrese de verificar la altura / velocidad de caída del martillo para asegurarse de que el martillo esté funcionando igual que cuando lo revisó anteriormente.
  • Otras variables mecánicas y errores de perforación también pueden afectar adversamente el valor de N como se discutió en X1.4 . Los métodos de perforación pueden tener un efecto importante en las pruebas (ver 4.5 ). Si bien el sistema de martillo SPT está estandarizado al conocer ETR, los métodos de perforación no lo están y se pueden utilizar una variedad de métodos de perforación.
  • Sondeo de Penetracion Estandar (SPT) es aplicable a una amplia gama de suelos. Para la nomenclatura del suelo en términos de valor N, consulte el Apéndice X2.para la consistencia de las arcillas (suelos cohesivos) y la densidad relativa de las arenas (suelos sin cohesión) según lo propuesto por Terzaghi y Peck y utilizado comúnmente en la práctica geotécnica. La perforación SPT se puede realizar fácilmente utilizando una variedad de métodos de perforación en suelos más densos, pero tiene algunas dificultades en suelos más blandos y sueltos. Este método de prueba está limitado a suelos no litificados o no cementados y suelos cuyo tamaño máximo de partícula es aproximadamente la mitad del diámetro del muestreador o menos. Las partículas grandes dan como resultado un mayor número de golpes y pueden hacer que los datos no sean adecuados para correlaciones empíricas con suelos más finos. Por ejemplo, las pruebas de cámara en arenas limpias han demostrado que las arenas gruesas tienen un conteo de golpes más alto que las arenas finas medias (ver X1.6). En suelos con grava, con menos del 20% de grava, las investigaciones de licuefacción pueden requerir el registro de la penetración por golpe en un intento de extrapolar los resultados al conteo de golpes de arena. Los depósitos de suelo que contienen grava, guijarros o cantos rodados normalmente dan como resultado el rechazo de la penetración, daños al equipo y valores de N poco fiables si la grava tapona el muestreador.
  • Arenas: (SPT) Sondeo de Penetracion Estandar se usa ampliamente para determinar las propiedades de ingeniería de las arenas limpias drenadas durante la penetración. Obtener muestras de suelo “intactas” de arenas limpias para pruebas de laboratorio es difícil y costoso (ver tubo de pared delgada, Práctica D1587 / D1587M ), por lo que los ingenieros usan resultados de penetración en arenas para predecir propiedades de ingeniería ( Apéndice X1 ). Los apéndices X2 y X1.6 proporcionan algunas propiedades estimadas de las arenas. Hay problemas con SPT en arenas sueltas debajo del nivel freático, ya que son inestables durante la perforación. La práctica D6066 proporciona métodos de perforación restringidos para SPT en arenas sueltas para evaluar el potencial de licuefacción sísmica. Práctica D6066 El método se basa en la perforación rotatoria de lodo, los avances de revestimiento y los sinfines de vástago hueco llenos de fluido.
  • Arcillas:El Sondaje SPT es fácil de realizar en arcillas de consistencia media a rígida y superior utilizando una variedad de métodos de perforación. El Sondeo SPT no es confiable en arcillas blandas a muy blandas porque la arcilla cede o “falla” bajo el peso estático de las varillas solas, o el peso de las varillas y el martillo antes de que comience la prueba. Este problema se ve acentuado por los pesos más pesados ​​de los conjuntos de martillos automáticos (ver X1.3.1.4 ), pero puede aliviarse con martillos automáticos que están diseñados para flotar sobre el yunque (ver 5.4.2.1 ). Existe una variación tan grande en posibles Nvalores en arcillas blandas está bien aceptado que SPT es un mal predictor de la resistencia al corte no drenado de la arcilla. Se recomienda evaluar arcillas blandas con métodos más apropiados como CPT (método de prueba D5778 ), cizallamiento de paletas (método de prueba D2573 / D2573M ) y / o muestreo de tubos de pared delgada (práctica D1587 / D1587M ) y pruebas de laboratorio.
  • Sistema de caída de martillo: la SPT se puede realizar con una amplia variedad de sistemas de caída de martillo. Los sistemas de martillos típicos se enumeran a continuación en orden de preferencia de uso:
  • (1)  Leva de cadena automática hidráulica / martillos mecánicos de liberación de agarre.
  • (2)  Martillos roscados de disparo mecánico
  • (3)  Martillos de seguridad operados por cuerda y cathead.
  • (4)  Martillos roscados operados por cuerda y cathead.
  • Se prefieren los martillos automáticos y de disparo para una energía constante durante la prueba. Los martillos de levas de cadena automáticos también son los más seguros porque el martillo está encerrado y los operadores pueden mantenerse alejados del equipo. Si se utiliza el método de cuerda y cabeza de gato, el martillo de seguridad adjunto es más seguro que el martillo de rosquilla porque el yunque de impacto está cerrado. Para obtener más información sobre los sistemas de martillos.
  • Métodos de perforación— Los métodos de perforación predominantes utilizados para SPT son la perforación rotatoria con fluido de pozo abierto (Guía D5783 ) y la perforación con barrena de vástago hueco (Práctica D6151 / D6151M ). Se han realizado investigaciones limitadas comparando estos métodos y sus efectos sobre los valores de SPT N.
  • Las  investigaciones muestran que la perforación rotatoria con fluido de bentonita en pozo abierto es el método más confiable para la mayoría de los suelos por debajo del nivel freático. Las barrenas de vástago hueco tenían problemas con las arenas sueltas saturadas, ya que deben mantenerse llenas de líquido. La investigación también mostró que la tubería de revestimiento impulsada que utiliza agua como fluido de perforación puede influir negativamente en el SPT si la tubería de revestimiento se impulsa cerca del intervalo de profundidad de prueba. El uso de revestimiento combinado con permitir un desequilibrio de fluidos también causa alteraciones en las arenas debajo del nivel freático. En la Práctica D6066 se incluyen como método de perforación admisible para arenas sueltas los avanzadores de tubería de revestimiento rotatorios llenos de fluido (Guía D6286 ) .
  • SPT se utiliza con otros métodos de perforación, incluida la circulación inversa, la perforación sónica y las prácticas de métodos de empuje directo. Existen preocupaciones, no documentadas por la investigación, con el empuje directo (Guía D6282 / D6282M ), la perforación sónica (Práctica D6914 / D6914M ) y los métodos de circulación inversa que utilizan martillos de transmisión de carcasa pesada (Guía D6286 ), que la carga dinámica extrema y las vibraciones podrían perturbar algunos suelos, como arenas y arcillas blandas, pasan el intervalo de asentamiento. El profesional responsable de la investigación debe evaluar el SPT en estas condiciones y, si se sospecha una perturbación en la perforación, los valores de N se puede implementar el método de perforación alternativo por delante de las carcasas.
  • La  SPT también se realiza a poca profundidad por encima del nivel freático utilizando barrenas de vuelo de vástago sólido (Práctica D1452 / D1452M ), pero las perforaciones por debajo del nivel freático pueden estar sujetas a arenas derrumbadas. Se han perforado perforaciones de vástago sólido a profundidades de 100 pies o más en material estable.
  • SPT rara vez se realiza en herramientas de cable o perforación rotatoria de aire.
  • Planificación, ejecución y diseño: cuando se utilizan perforaciones SPT, a menudo existen requisitos para que otras perforaciones complementarias o perforaciones de prueba se ubiquen cerca o alrededor de la perforación SPT. En general, las perforaciones no deben estar a menos de 10 pies [3 m] en la superficie para profundidades de hasta 100 pies [30 m]. Un mínimo sería tan cercano como 5 pies [2 m], pero con este espaciado, los pozos pueden encontrarse si hay una desviación vertical significativa.
  • Incrementos de profundidad de pruebaLos intervalos de prueba y las ubicaciones normalmente los estipula el ingeniero del proyecto o el geólogo. La práctica típica es realizar pruebas a intervalos de 5 pies [1,5 m] o menos en estratos homogéneos. Si se encuentra un tipo de suelo diferente en el sustrato, se realiza una prueba tan pronto como se nota el cambio. Se recomienda limpiar el pozo con un intervalo mínimo de limpieza de al menos 1 pie [0.25 m] después del punto de terminación de la profundidad de prueba anterior entre pruebas para asegurar el aislamiento de la prueba y para verificar la condición del pozo de perforación para la siguiente prueba. Por lo tanto, el espacio más cercano para la práctica típica de SPT es de 0,75 m [2,5 pies]. El usuario puede ajustar la limpieza entre los intervalos de prueba según las condiciones del pozo y las necesidades de datos de diseño, como suelos duros o estratos delgados. La práctica de realizar SPT continuo para N no se recomienda la determinación del valor, pero se puede realizar con una limpieza cuidadosa antes de realizar la prueba. El pozo debe limpiarse entre pruebas a espaciamiento continuo, sin profundidad de limpieza adicional, los valores de N pueden verse afectados adversamente por la alteración de la conducción de la muestra anterior, especialmente en suelos más blandos, pero el efecto es desconocido. A algunos profesionales les gusta sobrecargar el muestreador 0,5 pies [0,15 m] adicionales para obtener una muestra de suelo adicional para un intervalo de conducción total de 2,0 [0,6 m]. Esto es aceptable si el valor N sigue siendo la suma de los intervalos de 0,5 a 1,0 pies [0,15 a 0,3 m] del intervalo de conducción y se realiza una limpieza razonable entre las pruebas.
  • Este método de prueba proporciona muestras de suelo de Clase A y B de acuerdo con la Práctica D4220 / D4220M que es adecuada para la identificación y clasificación del suelo (Prácticas D2487 y D2488 ), contenido de agua (Métodos de prueba D2216 ) y pruebas de gravedad específica (Métodos de prueba D854 ). . El suelo se puede reconstituir para algunas pruebas de laboratorio avanzadas. El muestreador impulsor de diámetro pequeño y pared gruesa no obtendrá una muestra adecuada para pruebas de laboratorio avanzadas, como las que se utilizan para determinar la resistencia o la compresibilidad del núcleo. Consulte la Guía D6169 / D6169M para obtener muestras que proporcionan muestras intactas de grado de laboratorio.

NOTA 1:  La confiabilidad de los datos e interpretaciones que genera esta práctica depende de la competencia del personal que la realiza y de la idoneidad de los equipos e instalaciones utilizados. Las agencias que cumplen con los criterios de la Práctica D3740 generalmente se consideran capaces de realizar pruebas competentes. Se advierte a los usuarios de esta práctica que el cumplimiento de la Práctica D3740 no asegura pruebas confiables. Las pruebas confiables dependen de varios factores y la Práctica D3740 proporciona un medio para evaluar algunos de estos factores.

Práctica D3740fue desarrollado para agencias dedicadas a la prueba, inspección, o ambas, de suelos y rocas. Como tal, no es totalmente aplicable a las agencias que realizan esta prueba de campo. Los usuarios de este método de prueba deben reconocer que el marco de la Práctica D3740 es apropiado para evaluar la calidad de una agencia que realiza este método de prueba. Actualmente, no existe una autoridad nacional calificada conocida que inspeccione a las agencias que realizan este método de prueba.

Preguntas Frecuentes:

¿Cuando se desarrollo el sondeo SPT (Sondeo de penetración estándar)?

El sondeo de penetración estándar (SPT) es un método bien establecido y poco sofisticado que se desarrolló en los Estados Unidos hacia 1925. Desde entonces, ha experimentado mejoras con respecto a los equipos y el procedimiento de prueba. El procedimiento de prueba varía en diferentes partes del mundo.

¿Que significa SPT?

SPT hace referencia a las siglas en ingles Standard Penetration Test ( Sondeo de penetración estándar), es una prueba o ensayo in situ es útil en la exploración del sitio y el diseño de cimientos, produce un valor N (número de golpes de un muestreador estandarizado introducido en el suelo a una distancia establecida en la norma)

¿Cuanto cuesta un sondaje SPT?

Si solo necesita un número limitado de sondajes SPT, entonces nuestros servicios de sondajes SPT por contrato son lo que necesita. Solicite una cotización hoy o contáctenos si tiene alguna pregunta. Contamos con una perforadora con SPT para satisfacer sus necesidades utilizando los mejores métodos de medición de penetracion estardar disponibles.

¿Como hacer el sondaje en un ensayo SPT?

Durante la ejecución del sondeo se hinca el penetrómetro 60 centímetros a la profundidad a la que se amerite muestrear, contando el número de golpes del martinete correspondiente a cada espacio de 15 centímetros. Si se llegase a alcanzar 50 golpes sin que se supere alguna etapa de 15 cm, se suspende inmediatamente la prueba, pues en teoría se altera el suelo.

¿En que consiste ensayo SPT?

El ensayo SPT básicamente consiste en la hinca en el terreno con una puntaza metálica, mediante golpes, el muestreador tiene 51 mm de DE (diámetro exterior) y se introduce en el suelo con un peso de 63,5 kg con una caída libre de 760 mm. Se descuidan los primeros 150 mm de suelo. Los siguientes 300 mm de suelo constituyen la prueba o sondeo SPT. El número de golpes para esos 300 mm se convierte en el valor N. Se puede realizar en el fondo de un pozo o en la superficie, internacionalmente el procedimiento de prueba estándar esta regulado por la ASTM D1586. Los valores típicos son 0-10 para arena, 5-10 en arcilla suelta y 10-30 en arcilla compactada.

¿Que permite determinar el ensayo SPT?

Los resultados del ensayo SPT permiten determinar la resistencia del suelo asi como: densidad relativa, capacidad de carga y asentamiento del suelo granular. Los resultados del ensayo o sondaje SPT también pueden usarse para correlacionar la fuerza aproximada del suelo cohesivo.

¿Qué factores afectan el resultado del sondeo SPT?

Los siguientes factores pueden afectar los resultados de la prueba: la naturaleza del fluido de perforación en el pozo, el diámetro del pozo, la configuración de la cuchara de muestreo y la frecuencia de aplicación de los golpes de martillo.

¿Diferencia entre sondaje SPT y el sondeo dinámico CPT?

El sondaje SPT se utiliza para proporcionar información valiosa sobre las propiedades del suelo. Sin embargo, el uso principal del sondeo dinámico (CPT)es interpolar información entre pozos y pozos de prueba rápidamente p complementar la información encontrada en pozos y pozos de prueba a bajo costo. Por ejemplo, el sondeo dinámico se lleva a cabo cerca de un pozo donde se identifican las condiciones subterráneas.

Fuentes:

Norma NCh3364:2014. Ensayo de Penetración Estándar”, aprobada en octubre de 2014 por el Instituto Nacional de Normalización y realizada por el Comité Mecánica de Suelos del Instituto de la Construcción.

Norma UNE-EN ISO 22476-3:2006 

Norma ASTM D1586

Si te ha gustado esta web, déjanos tus comentarios y/o preguntas.

3.8/5 - (71 votos)