1. Ciencia

XXVII Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
Noviembre, 2014 – Pto. Vallarta, Jalisco
Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica, A.C.
Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en
México
The dynamic probing tests and their use in Mexico
Ángel A. Martínez Girón1; Daniel Martín Sánchez2; Daniel Orbezo Parrao3; Miguel Ángel Fernandez Vélez4
1
Geólogo consultor, Vorsevi S.A. e-mail: [email protected]
Geólogo. Director Técnico Vorsevi México S.A de C.V. e-mail: [email protected]
3
Ingeniero Civil Geotecnista, Vorsevi México S.A. e-mail: [email protected]
4
Geólogo.Director de Departamento de Geotecnia, Vorsevi S.A., e-mail: [email protected]
2
RESUMEN: Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua consisten en la hinca de una punta de acero
acoplada a un tren de varillas mediante la energía que proporciona una masa determinada que se hace caer desde una
altura fija.
A pesar de su simplicidad, tienen una divulgación muy limitada en la República Mexicana, y no se generaliza su
utilización sistemática y rutinaria en campañas de investigación geotécnica.
Sin embargo, un conocimiento exhaustivo de sus virtudes y de sus aplicaciones más apropiadas en determinado tipo de
suelos y rocas meteorizadas, nos permite sacar una valiosa y rápida información sobre la consistencia y/o compacidad
del subsuelo, con costes inferiores al de otros ensayos “in situ”.
En el presente artículo, en base a la experiencia acumulada por Vorsevi México estudiamos las características de los
ensayos de penetración dinámica continua, los tipos más comunes existentes, sus aplicaciones usuales y su
comparación frente al ensayo más popular SPT. También se pondrán de manifiesto las limitaciones que hay que tener
en cuenta a la hora de la interpretación de este tipo de ensayos.
Finalmente, se recogen dos casos prácticos de aplicación real en varios emplazamientos repartidos por la República
Mexicana.
ABSTRACT: The continuous dynamic penetration tests involve the driving of a steel tip attached to a rod train energy
provided by a given mass is dropped from a fixed height.
Despite their simplicity, have a very limited release in the Mexican Republic, and its systematic and routine use is not
widespread on surveys of geotechnical investigation.
However, a comprehensive understanding of their benefits and their applications more appropriate in certain types of soil
and weathered rock, allows us to make a valuable and accurate information about the consistency and/or relative
density of the subsoil, with lower costs than other tests "in situ ".
In this paper , based on the experience of Mexico Vorsevi, studied the characteristics of continuous dynamic penetration
tests ,the most common classes , their usual applications and compared against the most popular test SPT . It also will
highlight the limitations that must be taken into account when interpreting such tests.
Finally, several case studies of real application are collected at various sites scattered Mexico.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México
1 INTRODUCCIÓN
Los ensayos de penetración dinámica son
considerados los más antiguos de los ensayos
“in situ” y su origen se justifica por la evaluación
de la consistencia o compacidad de los suelos
“in situ”, recurriéndose en sus inicios a métodos
sencillos como hincado de barras, raíles o
perfiles metálicos que con el paso del tiempo se
van perfeccionando hasta convertirse en
dispositivos livianos con la aportación de un
cabrestante ligero, de una maza, de un yunque y
de varillas adecuadas.
Es un ensayo que se asemeja al conocido de
penetración estándar (SPT), pero a diferencia de
éste, es continuo y no recupera muestra, se va
hincando en el terreno una
punta adecuada
acoplada a un varillaje, con la ayuda de una
maza que cae en caída libre desde una altura
determinada. El proceso de hinca es continuo y
no requiere de entubación o revestimiento,
finalizándose el ensayo cuando se alcanza un
determinado número de golpes por longitud
hincada. Por esta razón, su realización es
relativamente rápida, pues requiere muy poco
tiempo de preparación para posicionamiento y
comienzo del ensayo, así como para la duración
del propio ensayo, dependiente de la profundidad
de rechazo.
Los resultados de los ensayos se representan
gráficamente en diagramas de tipo (X,Y) que
proporcionan en función de la profundidad
alcanzada el número de golpes correspondiente
a una penetración dada, normalmente en
intervalos de 10 ó 20 cm.
Si se conocen adecuadamente las ventajas y
posibles limitaciones en su ejecución e
interpretación, disponemos de un ensayo muy
interesante en el que priman más los aspectos
cualitativos sobre los cuantitativos en la
información suministrada dependiendo del tipo
de suelo.
Los ensayos de penetración tienen su inicio a
principios del siglo XX, con varios dispositivos
iniciales. En 1922 la Compañía Charles R. Gow
pasó a ser un departamento de la Raymond
Concrete Pile, poniendo a punto Linton Hart y
Gordon A. Fletcher un tomamuestras de 2” de
diámetro abierto que fue conocido más tarde
como Standard Penetration Test (SPT) al
normalizarlo K. Terzaghi y R. Peck.
En Suecia se han venido utilizando los ensayos
de penetración dinámica en la misma época de
aparición del SPT. Sobre 1940, la firma sueca
Borros diseña y desarrolla el método “Ram
Sounding”,
que
equivale
al
conocido
penetrómetro dinámico Borros, comúnmente
utilizado para estimar la longitud de pilotes
hincados trabajando por punta. Después de 1945
su uso se hace extensivo a toda Europa
conviviendo con el ensayo de penetración
estática CPT, y con los ensayos SPT más
generalizados.
En países con predominio de suelos de
consistencia media y baja el uso del
penetrómetro estático CPT es más común que el
de penetración dinámica, como por ejemplo
Holanda o Suecia, mientras que en zonas o
países donde predominan los suelos de mayor
consistencia y/o compacidad suele predominar la
penetración dinámica sobre la estática.
El ensayo de penetración dinámica suele tener
mayor versatilidad en su aplicación sobre
diferentes tipos de suelos o rocas meteorizadas
sobre el de penetración estática, si bien su
interpretación es más limitativa.
2 DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO. NORMATIVA.
MAQUINARIA
Los ensayos de penetración dinámica continua
determinan la resistencia de los suelos y de las
rocas blandas a la penetración de una puntaza
hincada a golpeo, mediante una maza de masa y
altura de caída conocidas. Actualmente están
sujetos a normativa de estandarización de
acuerdo con la ISO 22476-2:2005.
En un dispositivo característico del ensayo, se
pueden diferenciar los siguientes términos:
- Cabeza de impacto o yunque.
Parte del dispositivo de hinca sobre la que
golpea la maza y a través de la cual pasa la
energía a las barras de hinca.
- Colchón; amortiguador:
Se coloca sobre la cabeza de impacto para
minimizar el daño al equipo.
- Maza:
Parte del dispositivo de hinca que se levanta y
se deja caer sucesivamente para proporcionar
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la energía que consiga la penetración de la
puntaza cónica.
- Altura de caída:
Altura de caída libre de la maza después de ser
soltada.
- Dispositivo de hinca.
Conjunto formado por la maza, la guiadera, la
cabeza de impacto y el sistema de elevación y
escape.
- Barras o varillaje de hinca.
Barras que conectan el dispositivo de hinca con
la puntaza cónica.
- Puntaza cónica.
Puntaza de dimensiones normalizadas que se
utiliza para medir la resistencia a la penetración.
3
A continuación se sitúan los ensayos de
penetración DPM (medianos) con masa de 30 kg
y altura de caída de 50 cm. Podríamos extender
su rango más aprovechable a suelos con NSPT ≤
20, estando más limitados en terrenos duros. Se
aplican también a evaluación de control de
calidad en terracerías y firmes
Los ensayos DPH (pesados) poseen una maza
de 50 kg y una altura de caída de 50 cm, y al
aumentar su rango a terrenos de consistencia
firme-dura pierden sensibilidad con los suelos
más blandos.
Por último, los ensayos DPSH (super pesados)
se dividen en los A con masa de 63.5 kg y altura
de caída de 50 cm (muy similar a los antiguos
Borros suecos) y los B, con masa de 63.5 kg y
altura de caída de 75 cm, prácticamente
equivalente al SPT. Su campo de acción es el
más amplio y polivalente, al penetrar en los
suelos de consistencia dura a muy dura y en los
de compacidad densa a muy densa, incluso con
pequeños
niveles
rocosos
cementados
centimétricos. Su principal hándicap, radica en la
poca sensibilidad sobre los suelos blandos, al no
diferenciar con suficiente precisión diferentes
niveles en su seno.
En la Tabla 1 se resumen los diferentes ensayos
de penetración dinámica más habituales, y se
exponen sus características distintivas.
Fig. 1. Penetrómetro dinámico típico
Precauciones especiales en la ejecución del
ensayo.
- Índice Nxy:
Es el número de golpes requerido por el
penetrómetro tipo y para hincar la puntaza
cónica una longitud definida x expresada en cm.
Por ej, NDPSH-B 20.
Como buenas prácticas, ha de tenerse en
cuenta:
-
La maza debe guiarse convenientemente
para que el rozamiento sea mínimo.
-
El mecanismo de caída de la maza debe ser
automático y asegurar en todo caso una
caída libre constante.
-
La cabeza de impacto debe de fabricarse
con acero de alta resistencia, pudiéndose
colocar un amortiguador entre la maza y la
cabeza de impacto.
-
Las puntazas deben cónicas de acero y
formar un ángulo de 90º en el vértice. Tienen
mayor diámetro que el varillaje al que están
acopladas y pueden ser recuperables (fijas
al varillaje) o desechables (perdidas). Son
preferibles las perdidas porque favorecen la
Existen en la actualidad varios tipos de ensayos
de penetración dinámica, que son función de la
masa de la maza y de la altura de caída.
Los penetrómetros más livianos son los DPL
(ligeros), tienen una masa de 10 kg y una altura
de caída de 50 cm, aplicándose al rango de
suelos
más
blandos,
especialmente
recomendable para terrenos con NSPT ≤ 10,
donde son muy finos diferenciando suelos de
naturaleza diversa blanda. Poco poder de
penetración en suelos de mayor consistencia.
Aplicables también a control de compactaciones.
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Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México
extracción del varillaje una vez concluido el
ensayo.
verticalidad, no debiendo ser mayor del 2% la
proyección sobre el terreno del mecanismo de
hinca y de las barras de hinca.
El proceso de hinca debe ser continuo una vez
iniciado el ensayo, manteniendo una velocidad de
hinca entre 15 y 30 golpes por minuto, debiéndose
anotar las detenciones superiores a 5 minutos.
Por cada metro de perforación, en las hincas
pesadas se deben rotar las barras 1,5 vueltas o
hasta que se alcance el par de torsión máximo,
que se debe medir y registrar utilizando una llave
dinamométrica.
El rozamiento superficial puede disminuirse si se
inyecta lodo de perforación o agua a través de
agujeros horizontales o inclinados hacia arriba,
efectuados en las barras huecas cerca de la
puntaza.
En el procedimiento de ensayo habitual se va
anotando el número de golpes cada 10 cm en los
dispositivos DPL, DPM y DPH, y cada 20 cm en el
caso del DPSH-A y DPSH-B, pudiéndose
considerarse el rango habitual de trabajo entre 3 y
50 golpes por 10 cm en DPL, DPM y DPH, y entre
5 y 100 golpes por 20 cm en DPSH-A y DPSH-B.
Fig. 2. Tipos de puntas de penetrómetro
dinámico
-
-
-
El varillaje ha de estar constituido por acero
de alta resistencia, preferiblemente hueco.
Pueden utilizarse dispositivos para contar el
número de golpes de forma automática, sin
necesidad de estar pendiente del ensayo y
su conteo.
Se debería medir la longitud penetrada sobre
una escala situada en las barras o mediante
sensores de registro.
Como más adelante se menciona en los
criterios de finalización de ensayo, debe
contarse con un dispositivo para medir el par
de torsión necesario para girar las barras de
hinca mediante llave dinamométrica con
medidor de par de torsión, al menos hasta
200 Nm.
Un dispositivo para garantizar la verticalidad
de las barras que sobresalen del terreno es
también requerido.
El ensayo puede darse por concluido cuando el
número de golpes excede dos veces los valores
máximos indicados.
Si los suelos son muy blandos, puede anotarse el
intervalo de penetración por golpe, mientras que
en terrenos duros o rocas blandas, se puede
anotar la penetración para un cierto número de
golpes como alternativa a los índices N.
En normativas anteriores a la actual ISO, se
detenía también el ensayo cuando el valor del par
de rozamiento excedía los 100 Nm en DPH y 200
Nm en DPSH.
En la figura 3 podemos observar un típico gráfico
de penetración dinámica DPSH, con registro de
golpeos cada 20 cm y medida de par cada metro.
Procedimiento de ensayo resumido
La preparación del ensayo se debe realizar sobre
plataforma o terreno plano, para favorecer la
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Tabla 1. Resumen de tipos de dispositivos de aparatos de penetración dinámica.
Fig. 3. Gráficos de penetración dinámica DPSH
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Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México
Rd 
3 INTERPRETACIÓN DEL ENSAYO.
PARÁMETROS CLÁSICOS PROPORCIONADOS.
Los penetrómetros dinámicos fueron originalmente
diseñados para obtener datos estimativos de la
resistencia a la penetración del suelo, y en
particular para determinar la compactación y
densidad relativa de suelos granulares, que son
habitualmente dificultosos de muestrear.
También son usados a menudo para chequear la
uniformidad de las condiciones del suelo en un
emplazamiento determinado, proporcionando la
situación y espesor de los diferentes estratos y la
profundidad del sustrato rocoso o nivel resistente.
Los registros de las penetraciones dinámicas
continuas suelen ser un buen referente a la hora
de estimar las longitudes futuras de pilotes
prefabricados de hinca, en especial cuando
utilizamos los DPSH, pero dichas longitudes
deben ser confirmadas al inicio de obra con los
denominados pilotes de prueba.
La selección del equipo de penetración dinámica
viene dada por el tipo de campaña prevista, las
condiciones locales del subsuelo y el propósito de
la investigación.
Como más adelante se desarrollará, las
campañas de penetraciones dinámicas deben de
contar con sondeos de investigación de control o
referencia en los que se realicen ensayos de
penetración SPT, con el objeto de establecer
correlaciones de tipos de suelos y de compacidad.
A partir de los datos proporcionados por el ensayo,
podemos extraer diversa información cualitativa y
cuantitativa.
El enfoque más clásico y antiguo, proviene de los
trabajos recopilativos de G. Sanglerat (1967),
donde se establecen relaciones directas entre el
nº de golpes y la resistencia dinámica, y a partir de
aquí en función de varias expresiones, se estiman
cargas admisibles de trabajo para cimentaciones
superficiales y profundas. Hoy en día este
procedimiento es menos riguroso por las
limitaciones clásicas del ensayo, y debe de ser
considerado como una aproximación o como un
valor previo de anteproyecto.
En base a este enfoque de expresiones clásicas
resulta la deducción de la resistencia dinámica por
la formulación de los holandeses:
M
2
H
eP  M  A
(1)
Donde:
M= Peso de la maza en kilogramos
P= Peso de las varillas en kilogramos
e= Penetración en cm por número de golpes
A= sección de la punta en cm 2
H= altura de caída de la maza en cm
La
resistencia
dinámica
puede
también
correlacionarse con la estática a partir de
diferentes expresiones, lo que permite entrar en
formulaciones de capacidades portantes estáticas,
como la relación propuesta por Buisson.
S/D (Relación entre
resistencia estática y
dinámica)
0,30
0,50
0,75
1,00
Tipo de terreno
Suelos de compacidad floja o
consistencia blanda
Arcillas
Arenas
Gravas con fuerte
rozamiento
Tabla 2. Relación resistencia estática/dinámica
De igual manera, a partir del propio dato de la
resistencia dinámica, determinados autores
establecieron la presión admisible de trabajo para
cimentaciones superficiales, como 1/20 de dicha
resistencia dinámica.
En el caso de cimentaciones por pilotes, su
capacidad de carga podía
evaluarse de la
dinámica con un factor oscilante entre Rd/6 y
Rd/12.
Para estimación de asientos, existen también
expresiones que permiten obtener el módulo de
deformación, y a partir de este dato pueden
utilizarse las expresiones habituales elásticas.
E    qc
(2)
Donde α es un coeficiente dependiente del tipo e
suelo, y qc es la resistencia estática de punta o
resistencia de punta Rp.
Tipo de suelo
Arenas
Arena arcillosa y arcilla
compacta
Arcilla blanda
Turba y arcilla muy
blanda
Resistencia
por punta (qc,
kg/cm2)
>45
15<qc<30
Valor de α
1,50
2<α<5
qc<10
5<α<10
qc<5
1,5<α<2,60
Tabla 3. Estimación de módulos de deformación
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En la reciente norma ISO 22476-2, en uno de sus
anexos se desarrolla un apartado interpretativo de
gran interés para la estimación de la resistencia
por punta unitaria rd y la resistencia por punta
dinámica qd a partir de la energía teórica de cada
dispositivo.
El interés de estos parámetros estriba en la
correlación entre las diferentes pruebas de
penetración existentes, pues si bien el nº de
golpes para un mismo terreno puede oscilar en
gran medida en función de la energía
proporcionada, no ocurre igual con el valor de rd,
ni especialmente con el de qd, prácticamente
similar en las diferentes pruebas comparadas
entre sí a igualdad de condiciones de subsuelo.
El segundo punto de vista interpretativo, proviene
de su comparación con ensayos más comunes y
estandarizados dinámicos, como el SPT (ensayo
de penetración estándar) que será objeto principal
de este artículo.
4 LIMITACIONES DEL ENSAYO
La penetración dinámica continua tiene una
serie de limitaciones que deben ser conocidas
para una correcta interpretación del ensayo.
Tradicionalmente, su uso es más apropiado en
suelos granulares, donde podemos aplicar
métodos cuantitativos, mientras en suelos
cohesivos priman las interpretaciones cualitativas.
La capacidad de penetración dependerá del
dispositivo empleado, siendo mayor en los de
mayor masa y altura de caída, pudiendo atravesar
capas granulares medias a densas, incluso niveles
de gravas no demasiado gruesas, que no estén
cementadas. Los perfiles de roca meteorizada sí
son registrables, a veces incluso con varios
metros, dependiendo del grado de alteración.
La mayor sensibilidad o capacidad para
distinguir capas de consistencia y/o compacidad
media a baja, corresponderá a los dispositivos de
menor energía, como DPL y DPH.
Evidentemente, los niveles rocosos sanos o los
terrenos de grandes bolos o bloques rocosos no
son apropiados para este ensayo, ni los delgados
niveles fuertemente cementados. En este último
caso cabe la opción de una perforación previa
para continuación del ensayo.
En muchos suelos, especialmente cohesivos
blandos y orgánicos, el rozamiento lateral de las
barras puede sobreestimar la resistencia a la
penetración, al no distinguir entre ambas
resistencias, y ello se pone de manifiesto en los
7
altos valores de medición del par de torsión
máximo. Comparando ambas gráficas de
penetración y de par de torsión pueden detectarse
los tramos de suelo con valores excesivamente
sobrevalorados por rozamiento lateral. Este efecto
se puede reducir por medio de la utilización de
lodo de perforación y de agua, siendo la razón de
que el diámetro de la punta sea mayor que el de
las varillas para minimizar también el rozamiento.
En suelos de grano fino, el rozamiento
superficial a lo largo de la barra puede aumentar
rápidamente, cuando la relación entre la sección
transversal de la puntaza y el diámetro de la barra
es pequeña.
5 PROPUESTA
METODOLÓGICA
CORRELACIÓN CON EL ENSAYO SPT
DE
Como el ensayo “in situ” más ampliamente
divulgado en la República Mexicana es el sondeo
con ensayos SPT, continuo a lo largo de toda su
longitud, se propone establecer un procedimiento
que permita correlacionar los resultados de las
penetraciones dinámicas y los ensayos SPT, a fin
de ahorrar el nº de éstos últimos, sustituyéndolos
por ensayos de penetración dinámica continua.
Hay que recordar que el dato del SPT es el más
ampliamente divulgado a nivel mundial y goza del
mayor número de expresiones y correlaciones
para estimación de capacidades portantes,
parámetros
resistentes,
parámetros
deformacionales, etc.
Las campañas geotécnicas, por tanto, pueden
definirse a partir de sondeos con ensayos SPT
combinados con ensayos de penetración
dinámica. Normalmente puede proponerse una
proporción o relación de partida de 2:1 (2 ensayos
de penetración dinámica por cada sondeo SPT),
pudiendo aumentar esta relación hasta 4:1 si se
observa una mayor homogeneidad en el subsuelo.
El ensayo de penetración dinámica continua
DPSH-B (ISO 22476-2:2005) tiene un dispositivo
de masa y altura de caída muy similar al SPT (ISO
22476-3:2005), con masa de la maza del DPSH-B
de 63,5 kg idéntica a la del SPT, y una altura de
caída de maza de 75 cm en DPSH-B frente a 76
cm en el SPT.
Para estudiar las relaciones entre los diferentes
valores de NDPSH y NSPT, estudiamos varios casos
prácticos que se aplican a diferentes tipos de
suelos, para ver su comportamiento.
En nuestro caso, hemos seleccionado un perfil
con tres tipos de suelos predominantes:
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8
Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México
1) Suelo de consistencia firme-dura arcilloso
de media plasticidad (CL).
2) Suelo limoarenoso y arcilloso
de
compacidad media-suelta (ML).
3) Suelos arenosos de compacidad media a
densa (SM).
Para cada uno de los tres tipos de suelo, se ha
efectuado previamente un sondeo con ejecución
continua de ensayos SPT hasta 15-19 m de
profundidad, revistiéndose los tramos inestables
atravesados, obteniéndose por tanto un total de 25
a 32 valores de NSPT.
A continuación se ha realizado un ensayo de
penetración Dinámica DPSH, a una distancia
media de 1 m respecto del sondeo, hasta una
profundidad de 15 m.
Se comparan los resultados obtenidos entre los
diferentes valores de NSPT con los de los ensayos
NDPSH en intervalos equivalentes de profundidad.
Caso B. Suelo limoso
compacidad suelta a media
Su límite líquido (LL) fluctúa entre 39,8 y 42,9,
su límite plástico (LP) entre 18,9 y 21,9, y su
índice de plasticidad (IP) entre 19,2 y 21,0. El
porcentaje de finos que pasan por el tamiz nº 200
ASTM es del 96-99 %.
A grandes rasgos
diferenciar en:
tres
tramos
se
arenoso
de
En este caso, se reconoce un emplazamiento de
suelos
aluviales
integrados
por
suelos
limosoarenosos de compacidad media a suelta
(ML) que en profundidad pasan gradualmente a
arenas limosas (SM), dominantes por debajo de
los 6 m de profundidad.
El nivel freático se detecta a 4,80 m de
profundidad.
Si despreciamos las puntas existentes de difícil
correlación, obtenemos las siguientes relaciones:
- Hasta los 4.20 m de profundidad, el valor
medio de la relación NSPT/NDPSH=1.45.
En este tramo el valor del par de rozamiento del
varillaje es nulo.
-
Entre 4,20 y 10,20 m el valor medio de la
relación desciende a NSPT/NDPSH=1,16. En
este tramo el valor del par de rozamiento es
mayoritariamente nulo, salvo en la zona
inferior, donde alcanza un valor de 20 N/m.
-
Entre 10,20 y 15,00 m el valor medio de la
relación desciende a NSPT/NDPSH=0,92. En
este tramo el valor del par de rozamiento
oscila entre 20 y 31 N/m.
Caso A. Suelo arcilloso de media plasticidad y
consistencia media firme
Este emplazamiento se corresponde con un perfil
del terreno constituido íntegramente a una arcilla
de media plasticidad (CL) de coloración café a
amarillenta que en profundidad presenta veteado
grisáceo. La parte superior del nivel muestra
indicios de nódulos carbonatados blandos, hacia la
base muestra restos de oxidación y organismos
marinos fósiles, también el veteado grisáceo
aumenta en profundidad.
La consistencia de este suelo cohesivo oscila
entre media y firme, y no está saturado.
y
Caso C. Suelos arenosos de compacidad
media a densa
Suelos
fundamentalmente
arenosos
de
compacidad media a densa (SM), con algunas
intercalaciones limoarcillosas. El nivel freático se
sitúa a 3,20 m de profundidad. En este caso no se
dispone de la medida del par de rozamiento.
Podemos diferenciar los siguientes tramos:
pueden
-
Hasta los 7,50 m de profundidad el valor
medio de la relación NSPT/NDPSH=2,98.
- Hasta los 9.00 m de profundidad, el valor
medio de la relación NSPT/NDPSH=2.97. En
este tramo el valor del par de rozamiento del
varillaje es nulo.
-
Entre 7,50 y 9,30 m de profundidad se
produce una pérdida brusca de la relación
hasta un valor medio de NSPT/NDPSH=1,35.
-
Entre 9,30 y 18,70 m de profundidad, la
relación tiende a ser más uniforme, pero en
este caso con los valores más bajos,
NSPT/NDPSH=0,98.
- Entre 9,00 y 11,40 m el valor medio de la
relación desciende a NSPT/NDPSH=1,33. En
este tramo el valor del par de rozamiento
oscila entre 22-29 N/m.
- Entre 11,40 y 15,00 m el valor medio de la
relación desciende a NSPT/NDPSH=0,49. En
este tramo el valor del par de rozamiento
oscila entre 40-121 N/m.
La figura 4 compara los resultados obtenidos en
los diferentes tipos de suelo.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Martinez Angel A. et al.
RELACIÓN NSPT / NDPSH
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
0,00
2,00
4,00
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
6,00
8,00
10,00
(
M
)
12,00
RELACION NSPT/NDPSH CASO A
14,00
RELACION NSPT/NDPSH CASO B
RELACION NSPT/NDPSH CASO C
VALOR MEDIO
16,00
18,00
20,00
Fig. 4. Gráficos comparativos entre tipos de suelo de la relación NSPT/NDPSH. Comparativa con el
rozamiento en barras. Detalle de la zona de confluencia NSPT/NDPSH~1
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
9
10
Los ensayos “in situ” de penetración dinámica continua y su utilización en México
6 CONCLUSIONES
Se ha establecido un procedimiento de correlación
entre los ensayos de penetración SPT y los de
penetración dinámica continua del tipo DPSH-B
con el fin de que en determinadas campañas
geotécnicas puedan sustituirse sondeos SPT por
ensayos de penetración dinámica DPSH-B, de
menor coste, y de realización más rápida.
Hay que recordar que el dato del SPT es el más
ampliamente divulgado a nivel mundial y goza del
mayor número de expresiones y correlaciones
para estimación de capacidades portantes,
parámetros
resistentes,
parámetros
deformacionales, etc.
A pesar de la versatilidad y simplicidad de los
ensayos de penetración dinámica continua, no
están exentos de limitaciones que dependen
fundamentalmente del tipo de suelo atravesado y
del factor rozamiento de las barras, que se va
agregando conforme se profundiza el ensayo.
En el procedimiento de correlación expuesto se
han utilizado tres tipos de suelos:
1) Suelo de consistencia firme-dura arcilloso
de media plasticidad (CL).
2) Suelo limoarenoso de compacidad mediasuelta (ML).
3) Suelo arenoso de compacidad media a
densa (SM)
En el caso del primer suelo arcilloso, se han
obtenido relaciones muy altas hasta los 9 m de
profundidad de NSPT/NDPSH=2.97, descendiendo
bruscamente dicha relación en cuanto el par de
rozamiento de las barras alcanza valores
significativos (hasta 121 N/m), de tal manera que a
12-15 m de profundidad el valor de
NSPT/NDPSH=0,49.
En el ámbito de los 9-10 m superiores el
penetrómetro dinámico subestima los valores de
consistencia en relación al SPT, mientras que por
debajo
de
dichas
cotas,
sobreestima
apreciablemente los resultados.
hasta 10,20 m. También sucede que partir de
dicha cota hasta los 15 m el valor desciende a
NSPT/NDPSH= 0,92, en este caso con valores de par
de rozamiento menores (31 N/m).
En este tipo de suelos limoarenosos la relación
entre ambos ensayos ha estado más cercana al
valor de la unidad, no apreciándose las mayores
divergencias del caso de suelo arcilloso.
En el caso del tercer tipo de suelos arenosos de
compacidad media a densa (SM), también puede
seguirse un esquema similar en tres tramos. El
superior hasta los 7,50 m de profundidad con
valor medio de la relación
alto de
NSPT/NDPSH=2,98.
Entre 7,50 y 9,30 m de profundidad se produce
una pérdida brusca de la relación hasta un valor
medio de NSPT/NDPSH=1,35.
Entre 9,30 y 18,70 m de profundidad, la relación
tiende a ser más uniforme, pero en este caso con
los valores más bajos, próximos a la unidad
NSPT/NDPSH=0,98.
La comparativa gráfica de estas relaciones
permite situar una banda entre los 9 y 11 m de
profundidad (Fig. 4) donde se alcanza la máxima
confluencia de relaciones NSPT/NDPSH próximas a la
unidad. Por encima de dicho intervalo de cotas el
penetrómetro dinámico subestima los valores de
consistencia en relación al SPT, mientras que por
debajo
de
dichas
cotas,
sobreestima
apreciablemente los resultados.
Existe una correlación entre ambos valores, pero
dichas relaciones o extrapolaciones no deben
generalizarse a tipos de suelo concretos, pues
existen muchas variables que pueden influir en el
comportamiento real. Se recomienda correlacionar
previamente en un determinado emplazamiento
con ensayos reales para obtener las relaciones
NSPT/NDPSH a diferentes profundidades.
Una vez obtenidas las relaciones en el
emplazamiento concreto para cada tipo de suelo,
es posible optimizar económicamente, gracias a la
reducción en coste y plazo de ejecución de
grandes campañas de exploración geotécnica.
En el segundo caso de suelo limosoarenoso, las
relaciones no son tan acentuadas, pues varían
entre NSPT/NDPSH= 1.45 hasta 4.00 m y
NSPT/NDPSH= 1,16 desde esta última profundidad
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Martinez Angel A. et al.
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ISO 22476-2:2005 Geotechnical investigation and
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SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
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