El Ensayo de Penetración Estándar (SPT) es un método dinámico in situ utilizado para evaluar las propiedades geotécnicas del suelo. Consiste en contabilizar los golpes necesarios para introducir un tubo de muestra tubular de acero en el suelo, mediante una maza de 63,5 kg que cae desde una altura estándar de 76,2 cm. Estas medidas, estandarizadas por normativas como la SPT UNE-EN ISO 22476-3:2006 o la ASTM D1586, permiten obtener el valor N de resistencia a la penetración, crucial para el diseño de cimentaciones y evaluación de riesgos geotécnicos en proyectos de ingeniería civil.
Que es el SPT ?
El Ensayo de Penetración Estándar (SPT) es un procedimiento que implica la contabilización del número de golpes necesarios para introducir un tubo de muestra tubular de acero en el suelo. Este tubo, que puede tener una puntaza ciega o hueca, es golpeado repetidamente por una maza de 63,5 kg que cae desde una altura estándar de 76,2 cm. Estas medidas son cruciales ya que permiten diferenciar el SPT de otros ensayos de penetración.
Durante el ensayo, el tubo de muestra se introduce en el suelo a una profundidad de 60 cm, y los golpes se registran cada 15 cm a lo largo del recorrido. El valor N de resistencia a la penetración se calcula sumando los golpes de los dos tramos intermedios de 15 cm, descartando el primer y último tramo para evitar posibles alteraciones del suelo.
En casos donde la resistencia del terreno es excepcionalmente alta, el ensayo SPT puede finalizarse si se superan los 50 golpes en un tramo, lo que se denomina como «rechazo». Además, si el varillaje desciende 60 cm debido a la baja o nula consistencia del suelo, se considera que el valor N es igual a cero, indicando la falta de penetración.
El ensayo SPT es una herramienta muy útil para la evaluación de múltiples parámetros geotécnicos, como la resistencia del suelo, la densidad, la capacidad de soporte de zapatas superficiales, la resistencia última y la capacidad de fuste de pilotes, entre otros. Además, el ensayo SPT es relativamente económico y fácil de realizar, lo que lo convierte en una opción popular para la exploración geotécnica. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el ensayo SPT tiene algunas limitaciones y que su interpretación requiere de experiencia y conocimientos técnicos.
Importancia del Ensayo SPT
Como ingeniero civil, el ensayo de penetración estándar (SPT) es una herramienta fundamental para la exploración geotécnica y el diseño de estructuras y cimentaciones. El ensayo SPT permite obtener información valiosa sobre las propiedades del suelo, como la resistencia, la densidad y la capacidad de soporte, lo que es esencial para evaluar la capacidad del suelo para soportar cargas y determinar la profundidad y el tipo de cimentación necesarios. Además, el ensayo SPT es relativamente económico y fácil de realizar, lo que lo convierte en una opción popular para la exploración geotécnica. Como ingeniero civil, es importante tener en cuenta que el ensayo SPT tiene algunas limitaciones y que su interpretación requiere de experiencia y conocimientos técnicos.
Sin embargo, con la información obtenida a través del ensayo SPT, los ingenieros civiles pueden diseñar estructuras y cimentaciones seguras y eficientes, lo que es esencial para garantizar la seguridad y la estabilidad de las construcciones. En resumen, el ensayo SPT es una herramienta esencial para la ingeniería civil y su importancia radica en su capacidad para proporcionar información precisa y útil sobre las propiedades del suelo, lo que es esencial para el diseño de estructuras y cimentaciones seguras y eficientes.
Equipos y materiales para realizar el ensayo de SPT
- Trípode (3piezas)
- Polea
- Martillo o pesa
- Barra o guía para la caída del
- martillo + tope
- yunque o cabezote
- Varilla o tubo de perforación
- Muestreado de tubo partido
- Niples 02
- Llaves Stillson de 6″
- Soga de 15m
Procedimiento del Ensayo de Penetración Estándar
Proceso de Perforación del suelo con SPT:
- La perforación avanza por incrementos para permitir la toma de muestras intermitente o continua.
- El intervalo típico escogido es de 1,5 m (5 pies) o menos en estratos homogéneos.
- Se utilizan métodos de perforación como rotación y lavado, método continuo con barrena de espiral, o método con lavado y camisa de revestimiento.
Condiciones de Perforación en el Ensayo SPT:
Se aceptan procedimientos que proporcionen un agujero limpio y estable antes de realizar el ensayo de penetración.
Deben considerarse las condiciones subterráneas esperadas al seleccionar el método de perforación.
Restricciones y Recomendaciones:
Algunos métodos de perforación que producen huecos inaceptables no están permitidos.
Se prohíbe inyectar agua a través de un tubo muestreador abierto y avanzar el revestimiento antes de tomar muestras.
Nivel del Fluido de Perforación:
El nivel del fluido de perforación debe mantenerse sobre el nivel freático durante toda la perforación y el muestreo.
Muestreo y Procedimientos de Ensayo SPT:
Después de avanzar la perforación, se prepara el muestreo para garantizar que el material no esté alterado.
- Se describe el procedimiento de hincado del muestreador y la secuencia de operaciones.
- Para cada incremento de 0,15 m (6″), se conecta el tubo partido a la tubería de perforación y se baja dentro del hueco. Se registran los golpes aplicados a cada incremento.
- El muestreador se hincará con golpes del martillo de 63,5 kg (140 lb), y se cuenta el número de golpes aplicados a cada incremento de 0,15 m (6″) hasta cumplir ciertas condiciones, como un total de 50 golpes en cualquiera de los tres incrementos o 100 golpes para 0,30 m (12″).
- Se registra el número de golpes requeridos para efectuar cada 0,15 m (6″) de penetración, y se calcula la «resistencia a la penetración normal» o valor «N».
- Se mide la elevación y caída del martillo, utilizando métodos específicos, como un sistema semiautomático, automático, o malacate.
Recuperación de Muestras:
Después de hincar el muestreador, se saca a la superficie y se abre. Se registra el porcentaje de recuperación y se describe la muestra recobrada.
- Las muestras se colocan en frascos etiquetados con información detallada, incluyendo el número de la perforación, la profundidad, el número de golpes para cada incremento, y se sellan para evitar la evaporación de la humedad.
- Se recomienda proteger las muestras contra cambios extremos de temperatura.
Ventajas y Desventajas del Ensayo de SPT
La elección de la metodología de exploración geotécnica es un paso crucial en cualquier proyecto de ingeniería civil. En este contexto, el ensayo de penetración estándar (SPT) ha ganado reconocimiento como una herramienta valiosa para evaluar las propiedades del suelo. Sin embargo, al considerar su implementación, es esencial comprender tanto las ventajas como las desventajas asociadas con este método. A continuación, examinaremos de cerca los aspectos positivos y las limitaciones del ensayo SPT, brindando una perspectiva equilibrada para su aplicación en proyectos geotécnicos.
Ventajas del SPT:
- El ensayo SPT es relativamente económico y fácil de realizar, lo que lo convierte en una opción popular para la exploración geotécnica. –
- El ensayo SPT proporciona información valiosa sobre las propiedades del suelo, como la resistencia, la densidad y la capacidad de soporte, lo que es esencial para evaluar la capacidad del suelo para soportar cargas y determinar la profundidad y el tipo de cimentación necesarios. –
- El ensayo SPT tiene una amplia experiencia basada en numerosas correlaciones con propiedades geotécnicas, para diferentes tipos de suelos.
- Es posible obtener una muestra perturbada para su posterior clasificación en laboratorio.
Desventajas del SPT:
- El ensayo SPT tiene algunas limitaciones y su interpretación requiere de experiencia y conocimientos técnicos. –
- El ensayo SPT no es adecuado para suelos muy blandos o muy duros, ya que puede producir resultados inexactos. –
- El ensayo SPT no proporciona información sobre la deformación del suelo, lo que es importante para el diseño de estructuras y cimentaciones.
- El ensayo SPT puede producir perturbaciones en el suelo, lo que puede afectar la precisión de los resultados.
