Penetracion Estandar(Stp)

7/24/2019 Penetracion Estandar(Stp)

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PENETRACION ESTANDAR “STP”

INTRODUCCIÓN:

Prueba de penetración estándar SPT !AST"#$%&': El ensayo SPT consiste enhincar en el subsuelo un toma-muestras del tipo cuchara partida de dos pulgadas (5 cm) de

diámetro, mediante golpes de un martillo de rosca de 14 lb! ("#,5 $g!) de peso en ca%da libre

de # pulgadas (&",' cm)! El nmero de golpes () del martillo necesario para hincar la toma

muestras 1 pie (# cm), se registra como la resistencia a la penetraci*n normal del suelo! Este

+alor suministra una indicaci*n de la densidad relati+a, en suelos granulares o de la

consistencia, en suelos cohesi+os!

En suelos granulares, eisten correlaciones entre el nmero de golpes () y ladensidad relati+a * el ángulo de ricci*n eecti+o () de .stos! /e igual manera, puede

relacionarse con la consistencia de los suelos cohesi+os, an cuando .sta no sea la propiedad

más indicati+a de la resistencia de .stos!

0uando los suelos encontrados en la eploraci*n muestran una presencia

predominante de gra+a gruesa o peones, se diiculta grandemente el paso de la punta de la

cuchara partida a tra+.s de ellos! En estos casos es comn la substituci*n del toma muestras

por un cono s*lido con un ángulo de "o

! Esto impide la recuperaci*n de material, pero permite la obtenci*n de el nmero de golpes (ligeramente mayor 2ue si hubiese sido

obtenido con el toma muestras)!

O()ETI*OS:

Ob+eti,- principa.: Es mostrar un procedimiento de muestreo, y obtener una resistencia

admisible 2ue tiene el suelo cuando es aectado por esuer3os eternos, como ser la

penetraci*n y al compresi*n simple! Esto a tra+.s del uso de e2uipos de muestreo y

penetraci*n espec%icos!Objetivos Secundarios: prender a lle+ar a cabo el ensayo de penetraci*n SPT

• prender a reali3ar la e+aluaci*n correspondiente de la resistencia del

suelo

• amiliari3arse con el e2uipo de laboratorio empleado para el ensayo



• prender cuando utili3ar este m.todo!

EN/O0UE:

Ensa1-s de ca2p-: En campo, se busca obtener la mayor cantidad de inormaci*n

posible! Para lograr este ob6eti+o, es necesario reali3ar los ensayos 2ue me6or se relacionen

con el suelo en cuesti*n, ya 2ue a partir de estos ensayos y mediante correlaciones 2ue han

sido desarrolladas a lo largo del tiempo, se pueden inerir ciertas propiedades de los

materiales en estudio! Estas correlaciones, en la mayor%a de los casos se a6ustan bastante bien

a la realidad con un margen de error tolerable (7#8)! lgunos de estos ensayos se eponen

a continuaci*n9

Ensa1-s de .ab-rat-ri-: En el laboratorio se busca, primeramente, identiicar el tipo

de material con el 2ue se está tratando: luego, establecer los parámetros del suelo (la

resistencia) re2ueridos para reali3ar los análisis posteriores!

Ensa1-s de c.asi3icación: ;o primero 2ue se debe reali3ar en el laboratorio es

identiicar +isualmente las muestras de suelo obtenidas de las peroraciones y calicatas, para

tener una buena idea acerca del tipo y nmero de ensayos a reali3ar posteriormente! lgunos

de los ensayos más recuentemente reali3ados para clasiicar el suelo se nombran a

continuaci*n 6unto con una bre+e descripci*n de los mismos9

4ranu.-2etr5a p-r ta2i6ad-: 0onsiste en hacer pasar una muestra de suelo por

tamices de dierente área de apertura, para determinar la proporci*n de los dierentes tamaosde part%culas 2ue componen dicha muestra!

752ites de Atterber8: rbitrariamente deinidos, son los contenidos de humedad 2ue

corresponden a los estados rontera del comportamiento del suelo! El l%mite l%2uido separa el

comportamiento plástico del suelo, del l%2uido: el l%mite plástico separa el comportamiento

plástico del suelo del semi-s*lido y el l%mite de contracci*n es el contenido de humedad al

2ue un determinado suelo no puede reducir más +olumen!

Peso unitario9 <ediante este ensayo se mide el peso del suelo en un determinado

+olumen!

"uestre-: /ependiendo del material 2ue se +aya consiguiendo en las peroraciones y

del grado de precisi*n de los datos geot.cnicos 2ue se desean obtener, se reali3ará el



muestreo en las peroraciones! ;os tres m.todos de muestreo más usados en la in+estigaci*n

geot.cnica!

"ETODO7O49A:

Para la siguiente práctica son necesarios los siguientes e2uipos y aparatos

de laboratorio9

• Tr%pode con punta metálica!

• Polea del tr%pode!

• 0uchara partida!

• Penetrometro de cono• Pala y pico

• <artinete de "#!5 $g!

• =arras para su6etar el cono o aparato

• >uego de tamices tamices para la granulometr%a

• =alan3a para pesar

• Todo lo necesario para limites plástico y li2uido

• ;la+e grande par a6ustar las patas!

• E2uipo de 0asa grande para limite li2uido

• ?orno para el limite plástico

El ensayo reali3ado se hi3o a cielo abierto para lo cual se lle+o el e2uip*

rente al laboratorio de mecánica de suelos!

• En nuestro caso nosotros reali3amos el ensayo en la supericie

del suelo por lo 2ue no hubo necesidad de limpiar el lugar!

• Se instalo el tr%pode con sumo cuidado y más o menos

calculando la ca%da del martillo y la ubicaci*n del cono!



• Se ubico el punto de penetraci*n en el cual el cono se

sumergi* unos cent%metros por su propio peso!

• ;uego se c*menos con el conteo de golpes hasta la

proundidad re2uerida segn la practica!

• @na +e3 logrado el ob6eti+o se procedi* a tomar muestras del

suelo en cuesti*n en una cantidad considerable y teniendo cuidado de 2ue no

pierda humedad se lle+o al laboratorio para su respecti+o análisis!

• Aa una +e3 en el laboratorio se procedi* a sacar los l%mites

tanto el l%mite l%2uido como el l%mite plástico por los m.todos ya conocidos,

tambi.n se hi3o la respecti+a granulometr%a del suelo por el tami3ado!E0UIPO UTI7IADO:

<@ETB =;C

?DBD



TIPOS DE PENETROMETROS DINAMICOS.

EL PENETRÓMETRO BORRO.El ensayo con dicho penetrómetro consiste en hacer penetrar una puntaza de 1,5 Kg

de peso, de forma cuadrada, con 16 cm2 de área con una punta cónica que forma un

ángulo de 60 en el suelo mediante el golpeo a 50 cm de altura de una maza de 65!g

de peso"

#e cuenta el n$mero de golpes para hincar la puntaza en el terreno 20 cm de

profundidad y de acuerdo con el n$mero de golpes %& que se han dado se podrá

deducir la resistencia del terreno"

NB = N

Este tipo de penetrómetro suele tener una serie de ranuras laterales en las cuales

enca'a el pasador del (arilla'e, de esta manera girando el (arilla'e se puede lograr

apartar piedras que encontremos por el recorrido"

#e suele considerar que el penetrómetro &orro es equi(alente en n$mero de golpes

al ensayo de penetración estándar con toma muestras siendo

Punta6a de. penetró2etr- (-rr-



Es;ue2a 2ecánic- de. Penetró2etr- (-rr-

SPT (STANDARD PENETRATION TEST).

El #)* determina la resistencia del suelo a una penetración de un tomamuestras

tu+ular de acero, en el interior de un sondeo, al tiempo que permite la recolección de

muestras alteradas en su estructura para su identificación"

a penetración del tomamuestras es producida por un una maza de 6-.5 Kg que

golpea repetidamente al caer desde una altura de /6,2 cm

El campo de aplicación.



El ensayo de penetración estándar se emplea para e(aluar la resistencia de un

terreno y su deforma+ilidad, esta especialmente indicado para arenas en cam+io

para suelos arcillosos presenta +astantes dificultades de interpretación tam+in en

suelos que contengan gra(as de+erá de tenerse cuidado con la influencia que

generen el tamao de partculas del suelo"

)artes del #)*"

Toma mue!"a. Es un tu+o de acero endurecido, con superficies lisas tanto en el

e3terior como en el interior como en el e3terior"

La ca#e$a de acoplamien!o del !oma mue!"a dispone de una rosca para su

unión con el (arilla'e" *endrá cuatro orificios laterales de 1-mm y una (ál(ula de

retención dicha +ola y su asiento de+erán de proporcionar un cierre estanco mientrasse ele(a el toma muestras

El toma muestras consta de tres elementos fundamentales que son los siguientes, la

zapata que tiene un filo cortante, el tu+o partido en el cual se alo'a la muestra

alterada y la ca+eza de acoplamiento con la que se su'eta al (arilla'e"

Tamao del toma muestras en el ensayo de SPT deinido por las normas @E!

4iámetro interior" -5 mm 01

4iámetro e3terior" 51 mm 015

4iámetro de la (ál(ula de +ola 22 mm



ongitud del canto de corte" 17 mm 10

ongitud de la zapata" /6 mm

ongitud del tu+o partido" 85/ mm

ongitud de la ca+eza de acoplamiento" 152 mm

9ncho de filo de la zapata" 1,6 mm 005 mm

Pr-cedi2ient- -perat-ri-<

El sondeo se realiza d tal manera que se mantengan sus paredes esta+les,

utilizando si es necesario tu+era de re(estimiento o lodos +entonticos"

En caso de utilizar tu+era de re(estimiento, esta se mantendrá siempre por encima

del ni(el de inicio del ensayo"

El fondo del sondeo se limpiará para eliminar el sedimento que pudiera ha+erse

depositado y as e(itar que el suelo no se altere"

:uando se tra+a'e +a'o el ni(el freático, el ni(el del agua o del fluido de perforación

se mantendrá siempre a suficiente altura por encima del ni(el freático para e(itar el

sifonamiento"

Ensayo de penetraci*n!

9ntes de la realización del ensayo se de+erá compro+ar que el toma muestras este

limpio tanto en su interior como en su e3terior y que la zapata no presente daos uotros defectos"

:uando se ha alcanzado la profundidad del ensayo mediante un sondeo se

procederá a limpiar este y se +a'ara el toma muestras acoplado al (arilla'e

sua(emente, esta parte es muy importante ya que si se de'a caer +ruscamente el

ensayo que realizaremos quedará alterado"

;na (ez depositado el con'unto se anotará el descenso del propio aparato por su

peso, si resultara que es superior a 85 cm, el ensayo se dara por terminado siendo

la % < 0 ya que no se ha tenido que dar ning$n golpe"

a penetración del asiento= #e hincará el toma muestras una longitud de 150mm,

anotando el n$mero de golpes necesarios, se seguirá hincando el toma muestras

hasta que penetre -0 cm más anotando el n$mero de golpes dados en cada inter(alo



de 15 cm" El n$mero de golpes requerido para penetrar los -0 centmetros se

denominara como la resistencia a la penetración estándar o %"

> sera la anotación a incluir en el registro cuando el n$mero de golpes requerido

para la penetración, o para cualquiera de los dos inter(alos de 15 mm sea superior a

50 golpes"

En caso de alcanzar los 50 golpes durante la penetración o en uno de los inter(alos

de 15 cm se dará por terminado el ensayo y se pondrá como > en (ez de como %" a

frecuencia de los golpes no de+e de ser de más de -0 por minuto"

7a recuperación de .a 2uestra<

)ara sacar la muestra tras la realización del ensayo +asta con girar dicho toma

muestras para arrancarla del terreno y se ele(a a continuación" #eg$n los ensayos

que se (ayan a realizar se parafinará para e(itar cam+ios de humedad"as muestras recuperadas de suelo se introducirán en unos recipientes hermticos,

en los que se fi'aran unas etiquetas con la siguiente información o+ligatoria=

ocalización, 4enominación del sondeo, ?echa, %$mero de @uestra, )rofundidad de

ensayo, >esistencia a la compresión del terreno"

Ensa1- 2ediante SPT 1 sus c-rrecci-nes<

En la realización del informe se de+en anotar una serie de cosas importantes como=

a posición del ni(el freático y ni(el del lodo de perforación antes del ensayo,penetración inicial del toma muestras frecuencia de golpeo, los n$meros % y >, las

condiciones meteorológicas"

%ormalmente para este ensayo se considera que es equi(alente al n$mero de golpes

que se da en el penetrómetro &orro % < %&

:uando el ensayo se realiza por de+a'o del ni(el piezomtrico Ay en suelos no

cohesi(os seg$n :elso Bglesias, arenas saturadas muy finas o limosasC"

Te"$a%&i ' Pec pa"a N *+ N, - *+ */, 0 (N 1 *+)

Ba$a"aa i N2*+ N, - 345N

Seed N4 - CNN



Pa"a N el n6me"o de %olpe dado po" el SPT

:orrección de % en suelos so+reconsolidados"

#eg$n &azaraa, )ec! y Di++s"

%2 < 8% A12p0C p0F /1716 !)a A0/-!pcm2C

' 4F (#,'5G,5p) pH &1IJ1" KPa (I&#KpFcm')

Dbser+aciones9

1G %2 aumenta respecto de % o+tenido si la so+reconsolidación es p0F /1716

!pa"

2G %2 disminuye respecto a % cuando p0 H /1716 !)a"

-G :uando % da un (alor de B4 A4rC F 0,5 no de+en usarse estas ecuaciones"

8G %o se de+e de corregir la %2 a (alores mayores de 2%

5G Estas ecuaciones de+en usarse con precaución

Se%6n Tu"n#ull ' 7au%mann

%2 < %I A-50 A/0J4CC F 20 !%m2

4 es la profundidad en m" y J la densidad en !%m-

E3isten unas reglas empricas para utilizar los resultados de los ensayos de

penetración #)*, a partir de la resistencia dinámica unitaria q y del n$mero de golpes%"

Dise=- de. t-2a 2uestras<



)ara que no roce e3cesi(amente con la camisa del toma muestras durante la inca el

diámetro de entrada 4e de+e de ser algo inferior al interior del tu+o 4m Apor eso se

pone la zapata entre otras cosasC"

:oeficiente de entrada es= Ci - Dm 1 De

De

Este coeficiente suele estar comprendido entre 0 y el -L"

)ara disminuir la fricción e3terior y facilitar as la penetración del tomamuestras, el

diámetro e3terior de la zapata 4z, suele ser mayor que el diámetro del tu+o 4r"

:oeficiente de salida es la relación" C3- D$ 8 D!

D!

:0 no de+e de ser mayor que :t

>elación de áreas Ca- D$, 1 De,

De,

Mue es la razón entre el (olumen de suelo desplazado y el (olumen de la muestra la

relación no de+e de ser inferior al 25L

E,a.uación de .a estabi.idad de un ta.ud:

;a estabilidad de un talud natural, de corte o relleno, comnmente se

e+ala por medio de m.todos de estabilidad basados en el e2uilibrio l%mite del

suelo! Estos m.todos toman en cuenta los actores principales 2ue inluencian la

resistencia del suelo o masa rocosa! ;a cuantiicaci*n de la estabilidad de un

talud se basa en el concepto de actor de seguridad! En esta Secci*n se incluye

una descripci*n del concepto del actor de seguridad, la determinaci*n o



estimaci*n de los parámetros de resistencia, incluyendo +alores t%picos, y una

bre+e descripci*n de los m.todos de análisis!

Residencia a. c-rte en .i2-s 1 arci..as b.andas:

0omo se mencion* en las arcillas blandas en la mayor%a de los problemasde campo, mo+ili3an la resistencia al corte no-drenada!

La resistencia al corte no-drenada se puede medir directamente en

campo con un ensayo de veleta o en laboratorio con un ensayo de

compresión simple sin confinar. Skempton propuso la siguiente

correlación para estimar la resistencia al corte no drenado.

Su/s’p = 0.110.00!" #p

$onde%#p = es el &ndice de plasticidad

s ’ p = es la presión de consolidación

'inalmente se (a incluido la )abla la cual sirve como gu&a para la

estimación de la resistencia al corte no drenada en arcillas y el *ngulo de

fricción en para suelos granulares. +sta )abla es tomada de )er,agi and

eck 1".

ARENAS LIMOS O ARCILLAS

Ns

ptf

Den

sidad

Relativa

Ns

pt

Su

(!"c#$%

Consiste

ncia

23 0 - 0.13 muy blanda

0 - 4 2!0 muy suelta 3 - 4 0.13 - 0.35 blanda

4 - 10 !0 - !3 suelta 4 - 6 0.35 - 0.5 media

10 - !0 !3 - !5 media 6 - 15 0.5 - 1 firme

!0 - 50 !5 - !6 densa 15- !0 1 - 3 muy firme



750 !6 muy densa 7!0 73 dura

CALC9LOS: ;RA<ICOS = RES9LTADOS>

/OR"U7A DE7 CONO >O7AND?S

- ? & m N - N N N < 7% / cm,

S Np A N NDONDE:

O= peso de la masah= distancia de cadam= eficiencia de cada%= nP de golpes

#= penetración%p= factor de penetrometro adimensional D>9Q9# R 9>E%9# %p < 5

9>:B9# %p < 7

9= área del cono

0;SLL00LD /E; S@E;D

;L<LTE ;MN@L/D

:9)#;9 %P 1 2 - 8%P 4E DS)E# 10 20 -5 5

#;ES T;@E4S :9)#;9 -5"80 -0"-0 27"0 27"50

#;ES #E:S :9)#;9 -1"/0 2/"80 2/"20 2/"00

)E#S 4E 9D;9 -"/0 2"70 2"60 2"50

)E#S 4E 9 :9)#;9 17"8 16"70 1/"-/ 1/"12

)E#S #;ES #E:S 12"22 10"50 7"-/ 7 "

)S>:E%*9UE 4E T;@E494 -0"2L 2/ "62L 26"85L 25"-0L



LIMITE PLASTICO

:9)#;9 %P 1 2 -#;ES T;@E4S :9)#;9 1"0 1 "-0 1 "50

#;ES #E:S :9)#;9 1"60 1 "10 1 "-2

)E#S 4E 9 :9)#;9 1/"60 1/ "10 1/ "80

)E#S #;ES #E:S 1"00 1 "10 0"72

)E#S 4E9D;9 0"20 0 "20 0"1

)S>:E%*9UE 4E T;@E494 20"00L 20 "00L 17 "5/L

LL = 27.96 LP = 19.86 IP < V ) < 2/ "76 V 17 "6 - @ .*3

ANALISIS ;RAN9LOMETRICO

Peo de uen!e - %" .

P e o d e m ue !" a ma < ue n !e - , 5 @ % ".

Peo de mue!"a - ,,3* %".

Pe"dida - 3 .5*

Tami3Tamao

Omm

Peso Betenido

Ogr!

Betenido cumulado 8 2ue

Pasagr! 8

QR 1J 45!J& 45!J& '!J J&!J11

#FR J!5 &!# 1##! "!&J J#!J'1

4 4!&5 J5!&" ''J!5" 1!4# J!5&

'!#" "5!#1 'J4!J 1#!#J "!&5

1 ' J!# #J#!&# 1&!J #!111 1" 1!1J 111!' 55!1 ''!J45 &&!55

4 !4'5 1!5 "5! '&!5'& &'!4&#

1 !14J '#J!44 45!# #!45 "1!5J5

' !&5 '!J# 1&4!'# 4!" 51!1J4

=ase 115!44 '1&J!"& JJ!#1 !J"J



DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE F9MEDAD

)eso deta ra

Dr"

)eso humedo ta ra

Dr"

)eso seco ta ra

Dr"

:onten ido dehumedad ALC

1/"- 80 "6 -6"0 12 "//

17"/ 86 "1 80"5 1- "2/

1/"2 5/ "8 87"0 1/ "18-

Segn el, procedimiento para la identiicaci*n de suelos en el laboratorio, tenemos9

CLASI<ICACION S.9.C.S.

A imos o rgán icos y a rc i l l as l imosas o rgán icas de +a 'a

p las t i c idadC "

@9# 4E 50L )9#9 E *9@BW %P 20 0 P,33 - +* .*

B@B*E BM;B4S @E%S> 4E 50 LL - , .5

9>>B&9 4E 9 B%E9 9 :S% B%4B:E )9#*B:S @9RS>

M;E /

IP - @ .*3

SE DETERMINO QUE TENEMOS UN SUELO > CL

ARCI77A INOR4@NICA DE (A)A A " EDIA P7ASTICIDAD

%S*9= es tos aná l i s i s que s iguen a con t inuac ión so+r e l l e(ar a l a

ta+ la para sue los a rc i l l osos no se rea l i zo por mot i (o que no se

pudo encont ra r l a ta+ la en e l l a+ora to r io

SPT:0omo no tenemos un ni+el reático no reali3amos la correcci*n por U de

golpes!

:on la siguiente formula= Nc - N *+



,/onde9

%c= %P de golpes corregido%= %P de golpes en campo

CONCL9SIONES=

• )odemos decir, que el ensayo recientemente aprendido, es de

mucha importancia, ya que nos permite o+tener el (alor de la carga

admisi+le má3ima que puede soportar un suelo, cuando este se

encuentra +a'o las acciones de infinidades de estructuras, como ser

carreteras, puentes, casas, edificios, depósitos de agua, presas,

diques, como as tam+in estructuras que no son de hormigón"

• a resistencia de un suelo es muy importante, ya que gracias a estos

(alores se puede me'orar la esta+ilización de los suelos" Ra que

estos en condiciones naturales no suelen ser muy aptos en la

esta+ilidad de construcciones ci(iles"

• Qimos que e3isten (ariedad de equipos que se pueden emplear para

la penetración de suelos y la toma de muestra a cielo a+ierto"

• a práctica del :S%S TS9%4X# es muy similar a la del #)*,

(ariando en la altura de cada del martillo y su peso, pero con la

misma profundidad de penetración"

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