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
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• 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
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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 $g!
• =arras para su6etar el cono o aparato
• >uego de tamices tamices para la granulometr%a
• =alan3a para pesar
• Todo lo necesario para limites plástico y li2uido
• ;la+e grande par a6ustar las patas!
• E2uipo de 0asa grande para limite li2uido
• ?orno para el limite plástico
El ensayo reali3ado se hi3o a cielo abierto para lo cual se lle+o el e2uip*
rente al laboratorio de mecánica de suelos!
• En nuestro caso nosotros reali3amos el ensayo en la supericie
del suelo por lo 2ue no hubo necesidad de limpiar el lugar!
• Se instalo el tr%pode con sumo cuidado y más o menos
calculando la ca%da del martillo y la ubicaci*n del cono!
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• Se ubico el punto de penetraci*n en el cual el cono se
sumergi* unos cent%metros por su propio peso!
• ;uego se c*menos con el conteo de golpes hasta la
proundidad re2uerida segn la practica!
• @na +e3 logrado el ob6eti+o se procedi* a tomar muestras del
suelo en cuesti*n en una cantidad considerable y teniendo cuidado de 2ue no
pierda humedad se lle+o al laboratorio para su respecti+o análisis!
• Aa una +e3 en el laboratorio se procedi* a sacar los l%mites
tanto el l%mite l%2uido como el l%mite plástico por los m.todos ya conocidos,
tambi.n se hi3o la respecti+a granulometr%a del suelo por el tami3ado!E0UIPO UTI7IADO:
<@ETB =;C
?DBD
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TIPOS DE PENETROMETROS DINAMICOS.
EL PENETRÓMETRO BORRO.El ensayo con dicho penetrómetro consiste en hacer penetrar una puntaza de 1,5 Kg
de peso, de forma cuadrada, con 16 cm2 de área con una punta cónica que forma un
ángulo de 60 en el suelo mediante el golpeo a 50 cm de altura de una maza de 65!g
de peso"
#e cuenta el n$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-
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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.
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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
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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
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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$a"aa i N2*+ N, - 345N
Seed N4 - CNN
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Pa"a N el n6me"o de %olpe dado po" el SPT
:orrección de % en suelos so+reconsolidados"
#eg$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$mero de golpes%"
Dise=- de. t-2a 2uestras<
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)ara que no roce e3cesi(amente con la camisa del toma muestras durante la inca el
diámetro de entrada 4e de+e de ser algo inferior al interior del tu+o 4m Apor eso se
pone la zapata entre otras cosasC"
:oeficiente de entrada es= Ci - Dm 1 De
De
Este coeficiente suele estar comprendido entre 0 y el -L"
)ara disminuir la fricción e3terior y facilitar as la penetración del tomamuestras, el
diámetro e3terior de la zapata 4z, suele ser mayor que el diámetro del tu+o 4r"
:oeficiente de salida es la relación" C3- D$ 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
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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
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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
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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
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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 *+
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,/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"