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ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR

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Kessia Turcios

on 25 November 2013

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Transcript of ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR

ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTANDAR
FONTS
Equipo
Factores que afectan el ensayo
Factores que Afectan los Resultados de un Ensayo de Penetración Estándar SPT (Kulhawy y Mayne, 1990)
Proceso del ensayo
según norma ASTM D1586-99

HISTORIA
Charles R. Gow, práctica de hincar en el suelo un tubo de 1 pulgada de diámetro exterior, para obtener muestras de suelo, marcando el inicio del muestreo dinámico de los suelos.
Transformo su empresa en una subsidiaria de Raymond Concrete Pile Co, la que difundió esa nueva metodología de estimar la resistencia del material en base al trabajo de hinca del tubo
Se diseño la cuchara partida de 2 pulgadas de diámetro exterior
H. A. Mohr reporta que el método de exploración del suelo y su muestreo se estableció en febrero de 1929, fecha del primer informe del ensayo de penetración, realizado por la Gow, División de Raymond Concrete Pile.
La técnica de la perforación, era el principal obstáculo para la normalización del método. Ni Fletcher ni Mohr dieron muchos detalles del diseño de la cuchara partida de 2” de diámetro externo, pero si lo hizo Hvorslev en su reporte clásico sobre exploración y muestreo del subsuelo
En el primer libro de texto donde se hace referencia al ensayo descrito es la edición de “Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica” de Terzaghi y Peck quienes después de acumular un gran número de ensayos, ambos publican en 1948 sus resultados en este libro, el cual hoy en día es uno de los ensayos más extendidos en todo el mundo y sobre el que se publicaron muchos artículos en 1948.
Metodología propuesta por Fletcher exhibía las siguientes tareas


 Ejecutar una perforación en la zona donde se analizaba el subsuelo, la cual se limpiaba por medio de inyección de agua hasta la profundidad a la que se deseaba extraer la muestra

 Luego, se bajaba la cuchara partida enroscada al extremo de las barras de sondeo.

 Una vez que la cuchara llegaba al fondo de la perforación, comenzaba el ensayo de penetración propiamente dicho, materializado por medio de un dispositivo que dejaba caer libremente una maza de 140 libras (63,5 kg), figura 4, desde una altura de 30” (762 mm) sobre la cabeza de golpeo de las barras de sondeo para que el saca muestras penetrara primero 6” (15 cm).

 A continuación se hincaba 12” (30 cm) más y se anotaba entonces el N° de golpes necesarios para cada 6” (15 cm) de carrera.


Las primeras 6” de penetración, se denominaban “hinca de asiento”; el N° de golpes necesarios para la hinca de las restantes 12” se llamó resistencia normal a penetración (N).

Una vez finalizada la hinca, se extraía la muestra, abriendo longitudinalmente la cuchara,
se la colocaba en un recipiente hermético y se la etiquetaba indicando:

 Obra
 N° de sondeo de muestra
 Profundidad
 El valor (N).


Principio de ensayo
El ensayo S.P.T. (Standard Penetration Test) consiste básicamente en contar el número de golpes (N) que se necesitan para introducir dentro un estrato de suelo, un toma-muestras (cuchara partida) de 30 cm de largo, a diferentes profundidades (generalmente con variación de metro en metro). El toma-muestras es golpeado bajo energía constante, con una maza en caída libre de 140 lb. (33.5 Kg) y una altura de caída de 30 pulgadas (76.2 cm).

Este ensayo se realiza en depósitos de suelo arenoso y de arcilla blanda; no es recomendable llevarlo a cabo en depósitos de grava, roca o arcilla consolidada, debido a los daños que podría sufrir el equipo de perforación al introducirlo dentro de dichos estratos.

-Obtener la medida de la resistencia a la penetración con un muestreador en un suelo no cohesivo
-Tomar muestras representativas del suelo

Hallar correlación entre:
El # de golpes, N, medido y la compacidad.
La resistencia a la comprensión simple por medio de tablas o ábacos ya existentes.
OBJETIVOS DE PRUEBA SPT
Es aceptable utilizar cualquier equipo de perforación que provea al momento del muestreo una adecuada y limpia abertura antes de la inserción del muestreador y asegure que el ensayo de penetración se realice sobre un suelo no perturbado.
Las siguientes piezas de equipo han demostrado ser adecuadas para el avance de un barreno en algunas condiciones de superficie así como para el muestreo.

• Los personeros de la cuadrilla de perforación son responsables de actuar según lo establecido, acudiendo en caso de duda a su superior inmediato.

• El Jefe de Laboratorio es responsable de planificar y controlar el cumplimiento de los lineamientos operacionales y administrativos aplicables a las muestras.

• El Inspector de Calidad es responsable de velar por la trazabilidad e integridad de las muestras y especímenes bajo su custodia

Responsabilidades
Ventajas y Desventajas de método
Ventajas
Funciona en muchos tipos de suelos.
Se puede utilizar en rocas blandas.
Disponibilidad en todo el mundo.
Permite estimación de compacidad a profundidad.
Permite estimación de parámetros resistentes y de estado.
Instalación de piezómetros.
Desventajas
Resultados depende de varios factores de corrección.
Obtención de parámetros de resistencia discontinuos.
Número muy crudo de análisis.
No aplicable a arcillas blandas y limos.

Determinación del perfil de resistencia del terreno.
Densidad Relativa y Ángulo de rozamiento interno en suelos granulares.
Capacidad portante de cimentaciones superficiales y profundas.
Cálculo de asentamientos por métodos empíricos.
Control de calidad de tratamientos del terreno.
Aplicaciones:
Calculos
Aunque se denomina "estándar", el ensayo tiene muchas variantes y fuentes de diferencia, en especial la energía que llega al tomamuestras
El valor de N (numero de golpes necesarios para hincar un toma muestras de 30 cm. de longitud en un estrato de suelo a una profundidad que generalmente varia de metro en metro) se determina como se mencionno anteriormente, sumando los valores de N1 + N2, entonces:

N=N1+N2

N1: numero de golpes necesarios para hincar el toma-muestras 15 cm
N2: numero de golpes necesarios para hincar el toma-muestras otros 15 cm.
Apartir del N delensayo S.P.T se pueden determinar la resistencia a la penetracion y la presion admisible

Resistencia a la penetracion:

Rp=N*4

Carga Admisible:

C𝑎𝑑𝑚=𝑁/10

Correcciones
Equipos producidos por diferentes fabricantes
Diferentes configuraciones del martillo de hinca
La forma de control de la altura de caída
La cercanía del revestimiento externo al sitio de ensayo, el cual debe estar alejado.
La longitud de la varilla desde el sitio de golpe y el toma-muestras.
El diámetro de la perforación
La presión de confinamiento efectiva al toma-muestras, la cual depende del esfuerzo vertical efectivo en el sitio del ensayo.

Para casi todas estas variantes hay factores de corrección a la energía teórica de referencia Er y el valor de N de campo debe corregirse de la siguiente forma (Bowles,1988):

Ncrr = N x Cn x h1 x h2 x h3 x h4

En la cual:
Ncrr = valor de N corregido
N = valor de N de campo
Cn = factor de corrección por confinamiento efectivo
h1 = factor por energía del martillo (0.45 <=h1 <= 1)
h2 = factor por longitud de la varilla (0.75 <= h2 <= 1)
h3 = factor por revestimiento interno de tomamuestras (0.8 <= h3 <= 1)
h4 = factor por diámetro de la perforación ( > 1 para D> 5'", = 1.15 para D=8")
GRACIAS POR SU ATENCIÓN !
PRESENTAN:

CORTEZ ALFARO, CRISTINA MARIA
LOPEZ RECINOS, LIDIA YANET
PORTAND VILLALTA, NATALIA MICHELLE
TURCIOS MOLINA, KESSIA EMERAUDE
VANEGAS HERNANDEZ, TOMMY RICARDO

1927
1937
1948
1949
1922
1902
Broca de arrastre, corte o perforación.
Broca de cono-rotación.
Barrena hueca de raspado continuo.
Barrena de mano, posteadora y contínua.

Conjunto de equipos que consta de un martillo, una guía para su caída y un cabezote.
Martillo: Pesa de 140 lbs.
Cabezote: Pieza cilíndrica que golpea el martillo.
EQUIPO DE PERFORACIÓN
MARTINETE
SISTEMA DE CAIDA
MUESTREADOR
EQUIPO ACCESORIO
EQUIPO PARA MEDIR NIVEL FREÁTICO
MALACATE
Cilindro o tambor de rotación.
Sube y deja caer el martillo.
Construido con las dimensiones especificadas.

Etiquetas.
Contenedores.
Hojas de datos.
Equipo para medir el nivel freático.


PASOS
CONSIDERACIONES

No se debe usar el método de barrena sólida continua para avanzar la perforación por debajo del nivel freático.

No se debe encamisar por debajo del nivel a muestrear antes de realizar el muestreo


 


Martillo

Polea


cabestrante


Operador


Trípode


Guía para martillo


Marcas de 0.15 m



Se marcan las barras de perforación en tres incrementos sucesivos de 0.15m.




Muestreador de cuchara partida
Sistema de martillo automático
Altura de caída 0.76 m ± 0.025m
Martillo de 63.5 kg
Se detiene el ensayo si :
1. Se aplican un total de 50 golpes durante cualquiera de los tres incrementos de 0.15 m.
2. Si un total de 100 golpes se han aplicado.
3. Si no se observa avance del muestreador después
de 10 golpes.
El muestreador ha avanzado completamente los 0.45 m sin que se alcance el límite de golpes mencionado.
Anote el número de golpes requerido para cada 0.15m de penetración en el formulario “Prueba de Perforación con Método Estándar”
Se lleva a la superficie y se registra la longitud de muestra recuperada, composición, color, estratificación y condición, luego coloque una o más muestras representativas dentro de bolsas contenedores guardándolas de la humedad, sin presionar alguna estratificación aparente.


consideraciones
PERFORACIÓN
1. Método de perforación a rotación de agujero abierto.
2. Método de barrena de raspado continúo.
3.Método de agujero lavado.
4.Método de barrena sólida continúa.

METODO
Corrección por Energía (h1)

Se considera que el valor de N es inversamente proporcional a la energía efectiva aplicada al martillo y entonces, para obtener un valor de Ne1 a una energía dada "e1", sabiendo su valor Ne2 a otra energia "e2" se aplica sencillamente la relación:

Ne1 = Ne2 x (e2/e1)

CORRECCIONES
En general se recomienda que Cn < 2.0, por lo cual la formulación de Skempton es la única que
cumple exactamente esta recomendación para
Rs = 0.

Se ha estandarizado a un esfuerzo vertical de referencia ovr’ = 1 kg/cm2 = 1 atmósfera = pa ,
como función del parámetro Rs, definido por:

Rs = ov’/ pa

Existen numerosas propuestas, entre las que se destacan las siguientes:

Peck Cn = log(20/Rs)/log(20)
Seed Cn = 1- 1.25log(Rs)
Meyerhof-Ishihara Cn = 1.7/(0.7+Rs)
Liao-Whitman Cn = (1/Rs)0.5
Skempton Cn = 2/(1+Rs)
Seed-Idriss Cn = 1- K*log Rs
(Marcuson) (K=1.41 para Rs < 1; K=0.92 para Rs >1)
González (Logaritmo) Cn = log (10/Rs)
Schmertmann Cn = 32.5/(10.2+20.3Rs)

Corrección por Confinamiento (Cn)

Este factor ha sido identificado desde hace tiempo (Gibbs y Holtz, 1957) y se hace por medio del factor Cn de forma tal que:

Ncorr = N1 = Cn x N

Cuando el ensayo se realiza por debajo del nivel freático se utilice la corrección propuesta por Terzaghi y Peck en el año de 1948, aplicable a suelos poco permeables (limos y arenas finas):

N=15+ [N^'- 15]/2

Válida para N’ > 15, siendo N el valor corregido y N’ el valor medido.

PREGUNTAS?????
GRADO DE COMPACIDAD
CONSISTENCIA
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