El SPT: ensayo de penetración estándar

17.2.2. El SPT:  ensayo de penetración estándar

El ensayo de penetración estándar (SPT de la siglas inglesas Standart Penetration Test) consiste en la hinca mediante golpeo de un útil (tomamuestras o cuchara) con geometría de tubo, de 60 cm de longitud, fabricado en acero y seccionado longitudinalmente en dos mitades.

Cabe indicar que, al contrario de lo indicado para los ensayos de penetración dinámica continua, el ensayo SPT cuenta con un recorrido limitado a la longitud del tomamuestras (la hinca se limita a 45 cm o a 60 cm) por lo que se ejecuta en el fondo de la perforación durante la realización de un sondeo geotécnico.

El tomamuestras cuenta con las siguientes dimensiones:

(GEOSCIENCE WORLD)

Dimensiones del tomamuestras SPT propuesto por la norma UNE 103.800:92 (AENOR).

         Tomamuestras o cuchara SPT (TECSO).Despiece completo del tomamuestras SPT (MARTON GEOTECHNICAL SERVICES). La punta ciega cónica se utiliza en el ensayo de suelos de granulometría muy gruesa (gravas) o muy duros (rocas blandas), donde resulta inviable la recuperación de muestra, o donde el tomamuestras estándar puede resultar dañado.

La energía para hincar el tubo se consigue mediante una maza de 63’5 Kg que cae desde 76 cm de altura sobre un yunque, solidario al varillaje que transmite el golpe al útil, situado éste en el fondo de la perforación.

La longitud de la hinca es de 45 cm, dividiéndose en tres tramos de 15 cm, para cada uno de los cuales se determina el número de golpes necesarios. El primer conteo, correspondiente a la hinca del primer tramo de 15 cm, se desestima, pues el fondo de la perforación puede encontrarse alterado por la ejecución del sondeo. El resultado del ensayo corresponde a la suma de los conteos de la segunda y tercera tanda (30 cm).

En algunos países es costumbre añadir un conteo adicional (otra tanda de 15 cm) hincando el tomamuestras hasta los 60 cm, a fin de obtener una valoración cualitativa de la compacidad o consistencia de un tramo más del terreno, e incrementar también la cantidad de la muestra obtenida hasta el límite de capacidad de la cuchara.

Una vez realizado el ensayo, se recupera el tomamuestras, del cual se obtiene una muestra representativa (siempre que la granulometría del terreno sea tal que no quede falseada por el diámetro de la cuchara.)

Muestra obtenida de un ensayo SPT hincado 60 cm (generalmente no se alcanza el llenado de la cuchara, pues la resistencia de la muestra a la fricción o la adhesión de las paredes interiores del tomamuestras supera la resistencia a la penetración ciega de la punta.)

Para evitar la caída de la muestra del tubo en operaciones bajo el nivel freático por empuje del agua se coloca en la parte superior del tomamuestras una válvula de bola, que hace asiento en la cabeza del tubo e impide que el agua descienda y presione la muestra; por encima de la bola se ubican dos agujeros por donde se expulsa el agua.

Esquema de realización del ensayo SPT (fuente SOMETHING.CO., LTD.)

Dispositivo de golpeo mediante maza automática (catálogo de maquinaria de ROLATEC)

Ejemplo de un caso en el cual la muestra obtenida del SPT no resulta representativa del terreno (Fuente: GEOSCIENCE WORLD)

Conforme a las indicaciones del Eurocódigo 7 (parte 3) para realizar un uso adecuado del valor obtenido del ensayo (NSPT o N30), el mismo debe ser corregido en función de la profundidad a la que se realiza el ensayo, de la eficiencia del dispositivo de golpeo respecto a la eficiencia estándar (estimada del 60 % de la energía cinética teórica), de la situación del nivel freático, así como de otras particularidades del procedimiento de realización. La notación habitual que designa el valor corregido de NSPT es (N1)60.

El valor obtenido del ensayo SPT (consignado como NSPT o N30, referido a la penetración de 30 cm de suelo) permite establecer vía correlación, con mayor o menor aproximación o rigor, ciertos parámetros referidos a la resistencia o a la deformabilidad del material, a partir de correlaciones empíricas. Es corriente la estimación del ángulo de rozamiento interno, del módulo de deformación (específicamente en suelos granulares), de la resistencia al corte no drenada en suelos cohesivos saturados (esta correlación acostumbra a tomarse con muchas reservas, y debe ser contrastada con una firme experiencia local), o de la densidad relativa (parámetro bastante en desuso, pues la calificación de la compacidad se refiere por lo común al valor directo del ensayo SPT o a la calificación cualitativa que se desprende del mismo.)

La validez de dichas correlaciones dependerá de la correspondencia entre el tipo de suelo del caso real y el considerado en el estudio que fundamenta la correlación, por lo que en todo caso deberá atenderse de forma cuidadosa a la aplicabilidad de dichas correlaciones a cada situación.

En función de golpeo obtenido con el ensayo SPT se puede determinar cualitativamente la compacidad de los suelos granulares, según indica la siguiente tabla:

Clasificación de Skempton (1986) sobre de la compacidad de los terrenos granulares en función del SPT ( Adaptada de DEVINCENZI, M., FRANK, N., (2004): Ensayos geotécnicos in situ. Su ejecución e interpretación. IGEOTEST.).

Al igual que se reseñó en el caso de los ensayos de penetración dinámica continua y de su relación respecto a los parámetros intrínsecos de los suelos, también en el caso del ensayo SPT es imprescindible una firme base sobre la experiencia local para su aplicación en suelos cohesivos. En base a los resultados del ensayo se puede establecer una calificación de la consistencia del terreno coherente, por ejemplo, según la siguiente tabla:

Consistencia de los terrenos cohesivos en función del ensayo SPT (HUNT, R.E.,1984, Geotechnical Engineering Investigation Manual)

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Y aquí… una visión ligera sobre la mitología del uso y abuso del ensayo SPT (y en general de los ensayos de penetración dinámica.)