ensayo de penetración estándar spt

1. Ensayo SPT
(84.07)
Mecánica de Suelos y Geología
FIUBA

2. Índice
SPT CPT
SPT
• SPT: Standard Penetration Test
• CPT: Cone Penetration Test
SPT CPT
EnsayoS
• PLT: Plate Load Test
• PMT: Pressuremeter Test
• VST: Vane Shear Test
• DMT: Dilatometer Test
PMT DMTVST
• Métodos geosísmicos

3. Intro a los ensayos in-situ
SPTEnsayoS
(FHWA)

4. Ensayo SPT
SPT
El ensayo de penetración standard (SPT) es un
ensayo de campo
S id l i t i l t ió d l t
EnsayoS
Se mide la resistencia a la penetración del terreno
mediante la hinca dinámica de un sacamuestras
que tiene una forma normalizadaque tiene una forma normalizada

5. Ensayo SPT
SPT
El sacamuestras se hinca 45 cm en el fondo de una
perforación mediante golpes de una maza
de 63 5 kg que cae desde 76 cm de altura
EnsayoS
de 63.5 kg que cae desde 76 cm de altura
Aunque se recupera una muestra, este no es el
objetivo principal del ensayoobjetivo principal del ensayo

6. Resultado del ensayo SPT
SPTEnsayoS

7. Resultado del ensayo SPT
SPT
Hay dos resultados posibles
• NSPT: Un número entero adimensional igual a la
tid d d l i l
EnsayoS
cantidad de golpes necesarios para que el
sacamuestras penetre en el terreno los últimos 30
cmcm
• Rechazo: más de 50 golpes para 15 cm, más de
100 golpes o 10 golpes sin ningún avance: Se100 golpes o 10 golpes sin ningún avance: Se
informa como NN/pp, donde pp es la penetración
total en centímetros para NN golpesp g p

8. Normas ASTM D 1586 y
D 6066
SPTEnsayoS

9. SPT
D1586 es una norma que no establece un equipo y
di i t ú i d i it
EnsayoS
procedimiento único de ensayo sino que permite
diferentes diseños

10. SPT
D6066 es una norma más moderna que permite
bt lt d á titi
EnsayoS
obtener un resultado más repetitivo
• Introduce los conceptos de corrección del
lt d d l dif t f tresultado del ensayo por diferentes factores
• Está orientada a la evaluación del potencial de
licuefacción de materiales granulareslicuefacción de materiales granulares
incoherentes

11. El objeto del SPT no es la toma de
muestras
SPTEnsayoS

12. Correcciones a la medición de
campo
SPT
N es el número medido en el campo (golpes
necesarios para que el sacamuetras entre los
últimos 30 cm de un total de 45 cm)
EnsayoS
últimos 30 cm de un total de 45 cm)
El resultado se corrige por
E í li d• Energía aplicada
• Profundidad
Ot d diá t• Otras causas menores: napa de agua, diámetro
de perforación, peso de barras, etc.

13. Corrección por energía aplicada: N
a N60
SPT
La energía potencial nominal (W x H) es 475 J
La energía realmente aplicada ER
í t l 30% l 100% d
EnsayoS
varía entre el 30% y el 100% de
ese valor en función del equipo
y la técnica de ensayoy la técnica de ensayo
Se normaliza N para una
eficiencia del 60%eficiencia del 60%
60
ER
N N= ⋅60
60% 475J⋅

14. Corrección por nivel de tensiones:
N60 a (N1)60
SPT
Para un suelo uniforme, la resistencia a la
penetración varía con la presión efectiva p0 del
suelo (profundidad)
EnsayoS
suelo (profundidad)
El N1 significa 1 atm
(EPRI 1990)
N1( )60
= N ⋅
ER
60% ⋅475J
⋅CN
CN
=
100kPa
σv0
'

15. Corrección por otros factores de
ensayo
SPTEnsayoS

16. Corrección por otros factores de
ensayo
SPTEnsayoS
ER
( )1 60
60% 475
N B S R
ER
N N C C C C
J
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅

17. SPT y correlaciones de parámetros
SPT
El SPT es un ensayo que tiene muchas correlaciones
Es importante saber cómo se calculó N en cada caso
EnsayoS
• Algunos informan el número de campo sin
correcciones: N
• Otros efectúan todas las correcciones excepto la
de nivel de tensiones: N60
Ot f tú t d l i (N )• Otros efectúan todas las correcciones: (N1)60
Las correlaciones publicadas en diferentes épocas
dif t d fi i i d SPTusan diferentes definiciones de SPT

18. Arenas: estimación de Dr
SPTEnsayoS

19. Arenas: estimación de Dr
SPTEnsayoS
(EPRI 1990)( )
En estos gráficos hay que usar N60, no (N1)60

20. Arenas: estimación de Dr: ensayos
de calibración
SPTEnsayoS
(EPRI 1990)

21. Arenas: estimación de ⎞max
SPT
• Procedimiento 1
– Se estima ⎞max a partir del resultado de SPT
P di i 2
EnsayoS
• Procedimiento 2
– Se estima Dr a partir del resultado de SPT
Se estima ⎞ a partir de D de la obser ación de la– Se estima ⎞max a partir de Dr y de la observación de la
muestra
• Procedimiento 3 (recomendado)Procedimiento 3 (recomendado)
– Se estima Dr a partir del resultado de SPT
– Se observa la muestra y se estima ⎞cSe observa la muestra y se estima ⎞c
– Se aplica la ecuación de Bolton: ⎞max [p,Dr]

22. Arenas: estimación de ⎞max
Procedimiento 1
SPT
0 34
EnsayoS
0.34
N
atanφ
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥=
12 20
max
v
atm
atan
p
φ
σ
⎢ ⎥
⎢ ⎥+
⎢ ⎥⎣ ⎦
(EPRI 1990)

23. Arenas: estimación de ⎞max
Procedimiento 2
SPTEnsayoS
(EPRI 1990)

24. Arenas: estimación de ⎞max
Procedimiento 3
SPTEnsayoS
(B lt 1986)
( )
(Bolton 1986)
[ ]( )3 100 3tc c r atmD Q ln p pφ φ− = ° − − °

25. Arenas: estimación de ⎞max
Procedimiento 3
SPTEnsayoS
36°

26. Arenas: estimación de rigidez en
función de la densidad relativa
SPT
hiperbola de
Kondner
iE
dσ
dfσ
uσ
( )
1
1
1
1
d
fR
E N
ε
σ
ε
=
+
EnsayoS
resultado
experimental
dfσ
( )
( )
31i
n
i atm atm
E N
E C p p p
φ σ−
= ⋅
1εσ
( )
[ ]
2
1
100 1000
2 log
r rC D D
n C
≅ + +
≅ − 1
1
1
d
f
i df
R
E σ
σ
ε
=
+
[ ]
[ ]
2
2
2 log
0.7 0.1
4 2
f r
n C
R D
N φ
≅
= +
1εfε
[ ]2
4 2N tanφ π φ= +
(Núñez 2006)

27. Arcillas: Estimación de su
SPT
La correlación su – SPT es débil
EnsayoS
s kPa⎡⎣ ⎤⎦ = 7 N( )su
kPa⎡⎣ ⎤⎦ = 7 N1( )60
(EPRI 1990)

28. Arcillas: Estimación de su
SPT
La correlación
su – SPT es débil
EnsayoS
3.0
1.5
s
0.65
0.75
su
patm
= 0.33
0.17
N1( )60
0.72
0.17
(EPRI 1990)

29. Arcillas: su-SPT complementado
con medición de humedad
SPT
En arcillas remoldeadas, la resistencia al corte no
drenada sur es función de la humedad
EnsayoS
sur
= 1.7exp −4.6 LI⎡⎣ ⎤⎦ patm
ω − LP
LI =
ω LP
LL − LP
(EPRI 1990)
La muestra de arcilla
obtenida con el SPT
ti l h d dmantiene la humedad

30. Arcillas: su-SPT complementado
con medición de humedad
SPT
En arcillas inalteradas, su es también función de la
historia de tensiones del material
EnsayoS
( )
( )
0.11 0.0037
0 23 0 04
u vcs IP
s
σ
σ
= +
= ±( )0.23 0.04
0.01 0.0117
u vc
tc u v tc
s
s
σ
φ σ φ
±
< <
(EPRI 1990)
El cociente su/sur
se denomina
ibilid dsensibilidad
de una arcilla

31. Arcillas: su-SPT complementado
con medición de humedad
SPT
0 33 N( )
0.72
• Por un lado
– Se mide SPT y se calcula
EnsayoS
su
= 0.33 N1( )60
patm
• Por otro lado
– Se mide sur y ω
– Con el gráfico se estima S
Se calcula
su
= S ⋅sur
– Se calcula
• Se comparan ambos
(EPRI 1990)
• Se comparan ambos
resultados

32. Arcillas: Estimación de ⌠vc y OCR
con SPT
SPTEnsayoS
(EPRI 1990)
70 700.47 0.58vc atm atm vN p OCR N pσ σ= =

33. Mayne: Is One Number Enough???
DR = relative density
γT = unit weight
LI = liquefaction index
cu = undrained strength
γT = unit weight
I = rigidity index
SPT
LI = liquefaction index
φ' = friction angle
c' = cohesion intercept
IR = rigidity index
φ' = friction angle
OCR = overconsolidation
EnsayoS
eo = void ratio
qa = bearing capacity
σ ' = preconsolidation
K0 = lateral stress state
eo = void ratio
V = shear wave σp = preconsolidation
Vs = shear wave
E' = Young's modulusSAND
Vs = shear wave
E' = Young's modulus
Cc = compression index
N
Ψ = dilatancy angle
qb = pile end bearing
f = pile skin friction
qb = pile end bearing
fs = pile skin friction
k = permeability fs = pile skin frictionp m y
qa = bearing stress
CLAY (Mayne 2001)

34. Bibliografía
• Básica
– Kulhawy & Mayne. Manual on estimating soil properties
for foundation design EPRI (fuente de figuras)
SPT
for foundation design. EPRI (fuente de figuras)
• Complementaria
– FHWA (2001) Manual on subsurface investigations
EnsayoS
– FHWA (2001). Manual on subsurface investigations.
NHI-01-031.
– FHWA (2006). Soils and Foundations I y II. NHI-06-088
– USACE (2001). Geotechnical Investigations. EM 1110-
1-1804