Repaso a los factores de correción en el SPT

El presente post solo pretende hacer una descripción y recopilatorio de los factores que pueden afectar a este ensayo y las correcciones existentes en la bibliografía.

El ensayo de SPT (Standard Penetration Test) es un ensayo de golpeo que se realiza en el interior de un sondeo geotécnico y es uno de los ensayos más extendidos por todo el mundo. En España esta normalizado por la Norma UNE 22476-3. Aunque existen otros ensayos de penetración, es a partir del ensayo de SPT del que mas correlacciones con los parámetros del suelo se han estudiado y obtenido.

De manera muy simple consiste en la introducción en el fondo de un sondeo geotécnico, de un tomamuestras normalizado, unido a un tren de varillas, mediante el golpeo en la cabeza de ellas, de una maza de 63.5 kg de peso, que cae desde una altura de 76 cm. El golpeo se contabiliza en tres tramos de 15 cm de avance cada uno, denominándose valor N a la suma de los dos últimos valores.

Aunque el ensayo esta normalizado existen multitud de factores que pueden afectar al cotaa1-300x120resultado, alguno de ellos achacables a una “mala práctica”.

  • Puede ocurrir que la penetración de agua en el fondo del sondeo afloje, por sifonamiento, el terreno. Por tanto, debe intentarse que el nivel de agua, o fluido empleado en la perforación del sondeo, sea superior al nivel piezométrico del terreno.
  • Una inadecuada limpieza del agujero
  • Que la energía aplicada varíe, puede ocurrir por muy diferentes motivos:
    • Maza de diferente peso, o altura de caída a la normalizada
    • Perdidas por rozamiento en la caída de la maza
    • Varillaje con distinto peso estándar, con uniones flojas o barras torcidas que desvían el ensayo de la vertical
    • Guías defectuosas o descentradas que provocan un golpeo excéntrico
    • Tomamuestras deteriorado
    • Excesivo diámetro del sondeo
    • Falsos rechazos provocados por la presencia de bolos

Otros que tendrán que ver con el propio ensayo aunque también independientes a este

  • Longitud del varillajecomersond
  • Diámetro del sondeo
  • Pandeo del varillaje
  • Dispositivo de golpeo
  • Una inadecuada limpieza del agujero

Y otros están vinculados a la naturaleza del terreno.

  • Presión de confinamiento
  • Presencia del nivel freático

Aunque en la práctica, no todos estos factores se tienen en cuenta, conviene saber los condicionantes que pueden afectar a los valores obtenidos.

Factores que afectan a los valores obtenidos del SPT.

En los primeros ensayos de este tipo, la caída de la maza era manual, pero actualmente está mecanizado garantizando así una misma cadencia de golpeos y altura de caída de la maza, entre otros, y en consecuencia con un aumento del rendimiento, ya que parte de la fricción y otros condicionantes se eliminaron. Sin embargo, las fórmulas que se aplican siguen siendo las mismas desarrolladas durante el uso del sistema manual, por lo que parece obvio que este sería un primer factor a ajustar. OFIGEO SPT.jpgAsí pues, la primera corrección a aplicar en los valores obtenidos del ensayo seria la corrección por la energía aplicada. Este valor de energía teórico seria de 473 J, obtenido de multiplicar el peso de la maza (63.5 kg) por la gravedad y por la altura de caída (0.76 m). Pero diversos estudios (Seed et al. 1985, Skempton, 1986, Cestari, 1990) demostraron que el método manual usado hasta no hace mucho desarrollaba una energía del 60 %. Por tanto los valores a aplicar en todas las correlaciones debían corregirse a este valor. Por tanto, si para la correlación de fórmulas se empleaba el valor de N corregido al 60 %, ahora este habría que corregirlo a la energía aplicada real. Para ello se utiliza esta fórmula N60= N x Er/60, donde Er es la relación de energías del equipo de ensayo y que depende del tipo de maquinaría y otros factores. El valor de Er debe medirse en campo. Sin embargo, como valor teórico para martillos automáticos se puede adoptar un valor igual a 75 (e incluso inferior) Este valor es el calculado por Bosch Ventanyol Geoserveis, S.L. para su maquinas Rolatec. Donde N60 = 75 · N / 60. CE=75/60=1,25 será probablemente un valor bastante aplicable.

Sin embargo, este no sería el único aspecto a tener en cuenta, otros factores que modificarían la energía trasmitida serian por ejemplo,

La longitud del varillaje. 

Esta longitud influye en que a más varillaje más peso sobre el elemento golpeado. De esta forma a mayor profundidad menor valor de la relación entre la masa que golpea / masa golpeada, lo que suponiendo un terreno homogéneo haría que el valor de N aumentara con la profundidad.

Para longitudes totales del varillaje inferiores a 10 m, el factor de corrección que se aplica es el propuesto por Skempton (1986), para longitudes mayores no se aplicara corrección tal y como indica la norma UNE.

Longitud del varillaje

Factor de Corrección g

>10 m

1.00

6 a 10 m

0.95

4 a 6 m

0.95

3 a 4 m

0.75

Efecto de la sobrecarga del terreno

El efecto de sobrecargas del terreno que obviamente será mayor con la profundidad, incrementándose la energía potencial siendo necesario un mayor número de golpes. En este caso el factor de corrección lo llamaremos CN y es valor que depende directamente de las tensiones efectivas (s´) a cada profundidad. Diversos autores dan diferentes soluciones de corrección para este factor. A efector prácticos y según la norma UNE-EN ISO 22476-3 podemos considerar que CN=  y que según la citada norma no deberán aplicarse valores de CN mayores de 2, y preferiblemente de 1.5. Con este factor pues, se conseguirá que la presión efectiva que afecta a los valores de golpeos quede normalizada para la presión efectiva de referencia común que seria s´= 100 kPa (=1 kp/cm2),siendo Ncorreg. = CN x N

Nivel freático

El nivel freático solo afectara a los resultados obtenidos en arenas limosas y limos (suelos poco permeables) que se encuentren bajo el nivel freático. Debe corregirse pues el valor de golpeo resultaría mayor que el dado por una arena o limo seco, debido a la baja permeabilidad de ésta,  que impide que el agua emigre a través de los huecos al producirse el impacto.

 Fueron Terzaghi y Peck (1948) los que recomendaron corregir el valor de N si N>15

NNF= 15 +(N-15)/2

Uso de puntaza

En ocasiones, si se trata de un suelo granular grueso, para no dañar el bisel de la puntaza abierta o zapata de hinca, suele substituirse por una puntaza ciega.

Por ultimo en Jiménez Salas et al. (1975) se recomienda el uso de un factor de corrección de 1,3 si el ensayo se realiza con puntaza ciega, ya que el ensayo normalizado es el realizado con puntaza abierta:

N(puntaza) = 1,3N(cuchara)

O lo que es lo mismo:

N(cuchara) = (1/1,3)N(puntaza)

Además de estas aquí expuestas, existen otras correcciones como la de la tasa de golpeo (cadencia) para ensayos bajo el nivel freático, el diámetro del sondeo o el tipo de martillo, aunque realmente en la práctica se suele aplicar la corrección de la energía, la corrección de nivel freático si fuera el caso y la de la puntaza.

Una vez obtenido los valores de SPT para cada tipo de terreno estos podrán ser empleados en correlaciones de diversos autores para la obtención de diversos parámetros geotécnicos existentes en numerossas publicaciones.

correlaciones.a.partir.spt

MCS

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