charla Carlos Patricio Riquelme Valdes. Ensayo penetracion para sistema de reconocimiento de suelos Magallanes 2001

1. SISTEMA DE RECONOCIMIENTO
DE SUELOS
Ensayo de Penetración, SPT
Designación, ASTM D 1586-67
2° Encuentro Tecnológico de la Construcción
en Magallanes
SEPTIEMBRE 2001
PATRICIO RIQUELME VALDES
INGENIERO CONSTRUCTOR

2. Introducción
El presente trabajo consiste en la exposición de
un sistema de reconocimiento de suelos
“in situ”, denominado comúnmente:
Cuchara Normal
Veremos:
Para qué se utiliza
Los elementos que usa
La información que puede aportar

3. Fundamentos
La presentación está basada en la experiencia, de
quien expone, de más de 20 años en el uso de este
sistema; en Magallanes.

4. ¿Para qué sirve este Sistema?
Permite la prospección de un terreno con el
objeto de conocer:
– Las estratigrafías de los diferentes suelos
– La clasificación de los mismos
– Su capacidad estructural
– Dónde se ubica el nivel freático

5. ¿Qué elementos utiliza?
 El Sistema está normado por la
designación ASTM D 1586-67.
Veremos:
1. Los alcances
2. Los elementos que precisa
3. Los procedimientos que sigue

6. 1. Alcances
Su objetivo es el de obtener muestras
representativas del suelo para fines de
identificación y ejecución de ensayos en
laboratorio, además de medir la resistencia a la
penetración de la cuchara normal de muestreo.
Su utilización no se limita sólo a suelos
granulares, sino también el ensayo se puede
ejecutar en suelos plásticos.
Existen además, una serie de correlaciones entre
el número de penetración estándar y la
compacidad relativa de las arenas o la resistencia
a la compresión simple de las arcillas.

7. 2. Elementos que utiliza
 Equipo de perforación: cualquier equipo de perforación
que proporcione una perforación limpia antes de la
incersión del muestreador que asegure que el ensayo de
penetración es llevado a cabo en suelos no perturbados. Y
que permita la recuperación del muestreador para obtener
las muestras de suelo inalteradas.
 Muestreador: El saca muestra (Cuchara) es un tubo de
acero de alta dureza, compuesto de tres partes : Una
zapata, el muestreador (tubo partido) y la pieza de unión
con la barra de sondeo
 Conjunto de percusión: Consiste en una masa de 63.5 kgs.
que tiene una caida libre guiada de 0.76 mts.

8. Esquema de Sonda

9. Tipo de sondas

10. 3. Procedimientos
El método es esencialmente dinámico y consiste
en síntesis: En medir el número de golpes
requerido para incar el saca muestras 30 cms. en
el terreno natural dejando caer una masa de 63.5
kgs. desde una altura de 76 cms.*
Posterior a lo anterior, se extrae el saca muestras
con los suelos correspondientes, que se presentan
tal como están estratificados in situ, se describe
sus características y se consignan las
profundidadades a la cual se efectuó el ensayo

11. Esquema de la Cuchara

12. Estratigrafías o Perfil del
subsuelo
Con esta expresión se indica una sección
vertical a través del terreno, que muestra los
espesores y el orden de sucesión de los
estratos.
El término estrato se aplica a una capa de
suelo relativamente bién definida, que se halla
en contacto con otras capas de características
diferentes.

13. Clasificación de suelos
 Un sistema de clasificación de suelos, es una
agrupación de éstos con características semejantes.
El propósito es estimar en forma fácil las
propiedades de un suelo por comparación con
otros del mismo tipo, cuyas características se
conocen. Son tantas las propiedades y
combinaciones en los suelos y múltiples los
intereses ingenieriles, que las clasificaciones están
orientadas al campo técnico que se necesitan.
 El más práctico es el Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos (USCS), desarrollado por
A. Casagrande.

14. Sistema Unificado de
Clasificación de Suelos
Este sistema está basado
fundamentalmente en la distribución
porcentual de los tamaños de las partículas
y las características de plasticidad de los
mismos.
Posee un sistema de letras que definen en
forma simple las características
fundamentales.

15. Nomenclatura
G: >50% granos mayores a 0.08 milímetros
S: >50% al tamiz 5 milímetros
– A las letras anteriores se le agrega una segunda letra
que describe la graduación u otras cualidades
W: Buena graduación
P: Graduación pobre
M: Contiene limo o limo y arena
C: Contiene arcilla o arena arcilla
O: Arcillas orgánicas
L: Bajo límite líquido
H: Alto límite líquido

16. Ejemplos
Cubierta Vegetal -
Gravas GP ó GW
Grava limosa GM
Grava arcillosa GC
Arenas SP ó SW
Arena limosa SM
Arena arcillosa SC
Limos ML ó MH
Arcillas CL ó CH
Arcilla Limosa -
Turba PT

17. Nivel de la napa freática
 El ensayo permite también la ubicación
del nivel freático.
Se denomina nivel de la napa freática al
lugar geométricio de los niveles a que
alcanza la superficie del agua en pozos de
observación en libre comunicación con los
vacíos del suelo “in situ”.

18. Ejemplo de Estratigrafías
ESTRATIGRAFIA
SONDAJE Nº 1
Horizonte Entre Cotas CLASIF. DESCRIPCION VISUAL DEL SUELO
Nº m. U.S.C.S.
1 0,00 a 0,30 - Suelo Vegetal
2 0,30 a 1,50 ML
Suelo fino, limoso, color café amarillo,
consistencia blanda, humedad media -
alta, plasticidad media, raicillas,
estructura de migajón, olor térreo.
3 1,50 a 3,60 SC
Arena arcillosa, color gris azul,
consistencia blanda, humedad alta,
plasticidad media, dilatancia lenta, olor
térreo.
4 3,60 a 4,10 SP-SM
Arenas mal graduadas, con finos
limosos, de color gris azul, de grano
fino, redondeados, saturadas,
plasticidad nula, compacidad suelta.
Napa de agua a 0,80 m., observada el 29-08-98

19. Correlaciones
La prueba de penetración estándar
constituye un método muy valioso para la
exploración del terreno; ya que, existen
correlaciones entre la resistencia a la
penetración estándar (N), la compacidad
relativa de las arenas y la resistencia a la
compresión simple de las arcillas.

20. Densidad Relativa Dr
El estado de densidad de los suelos arenosos, es
expresado numéricamente por la ecuación
siguiente:
Dr = eo – e
eo – emin
eo = Relación de vacíos en su estado más suelto
emin = Relación de vacíos en su estado más denso
e = Relación de vacíos del suelo in situ

21. Tabla de compacidad relativa de
la arena
Resistencia a la penetración N
(golpes por pie)
Compacidad Relativa
0-4 Muy suelta
4-10 Suelta
10-30 Media
30-50 Compacta
> 50 Muy compacta

22. Correlación entre valor N y Porcentaje
de Densidad Relativa
N° de golpes N Densidad Relativa %
10 30
20 50
30 65
40 75
50 80
70 90
90 100

23. Denominación compacidad
relativa
Compacidad relativa (%) Denominación
0-15 Muy suelta
15-35 Suelta
35-65 Media
65-85 Compacta
85-100 Muy compacta

24. Presiones admisibles aconsejadas para
plateas en arena qa
Densidad
relativa de
la arena
Suelta Medianamente
densa
Densa Muy
densa
N Menor de
10
10 – 30 30 – 50 Más de 50
qa
Requiere
compactación
0.7 – 2.5 2.5 – 4.5 Más de 4.5

25. Tabla de consistencia y
compresión simple de la arcilla
Resistencia a la
penetración N
(golpes por pie)
Resistencia a
compresión simple
(kg. Por cm2)
Consistencia
<2 <0.25 Muy blanda
2-4 0.25-0.50 Blanda
4-8 0.50-1.00 Media
8-15 1.00-2.00 Semidura
15-30 2.00-4.00 Dura
>30 >4.00 Rígida

26. Ejemplo de valores N de
penetración
ENSAYE DE PENETRACION CON CUCHARA NORMAL
SONDAJE Nº2
Entre Cotas Nº de Golpes por cada pie
m. N1 N2 N3 = NF
0,00 a 0,45 - - - -
0,50 a 0,95 3 6 2 8
0,95 a 1,40 9 14 18 32
1,45 a 1,90 11 10 9 19
1,95 a 2,40 7 7 9 16
2,45 a 2,90 9 8 12 20
2,95 a 3,40 13 12 11 23
3,45 a 3,90 9 8 7 15
Observaciones
N1 = Los primeros 0,15 m.
N2 = Los segundos 0,15 m.
N3 = Los terceros 0,15 m.
NF = La suma de N2 + N3

27. Gráfico combinado

28. Corolario
1. Es un sistema práctico
2. Ha sido ampliamente utilizado en la
zona
3. Es versátil
4. Es confiable dentro de los límites
indicados con anterioridad.