Los ensayos SPT y la calibración de los equipos Medida de ...

1 20852 GeotecniaEl ensayoSPTes uno de los m s utiliza-dos en el mundo de la geotecnia, aunquela variabilidad de sus resultados para unmismo material depende en parte del equipoutilizado y de la correcci n en la metodolog esta raz n, es necesario que las empresasdedicadas a los sondeos y los estudios geot c-nicos calibren sus equipos a partir de la medidade la energ a real empleada en el & Ventayol Geoserveis, , en co-laboraci n con la empresa CTF & Asociados, , ha calibrado sus equipos de acuerdo conla norma UNE-EN ISO 22476-3 , talcomo se describe en este art ensayo SPTEl ensayo SPTconsiste en la introducci n en elfondo de un sondeo geot cnico de un toma-muestras normalizado unido a un tren de vari-llas, mediante el golpeo en la cabeza de ellascon una maza de 63,5 kg de masa, cayendodesde una altura de 76 cm.

2 El golpeo se conta-biliza en tres o cuatro tramos de 15 cm deavance cada uno, denomin ndose valor Na lasuma de los valores segundo y tercero. Este ensayo es uno de los m s antiguos engeotecnia, y su uso universal y durante d ca-das, en todo tipo de terrenos, ha permitido es-tablecer numerosas correlaciones con otrospar metros geot cnicos, as como la difusi nde f rmulas emp ricas para c lculos directosde capacidad portante y asentamientos, , el sistema de elevaci n y ca dade la maza era de tipo manual, mediante unsistema de cabrestante, poleas y cuerdas. Evi-dentemente la energ a de golpeo que suminis-traba este m todo no correspond a al 100%de energ a te rica de una ca da totalmente li-bre, ya que las p rdidas por rozamiento y otrosfactores restaban parte de la energ a te rica-mente disponible.

3 Esta energ a te rica es de:63,5 kg g 0,76 m = 473 Nm = 473 estudios efectuados a lo largo deltiempo (Seed et al., 1985; Skempton, 1986;Cestari, 1990) han demostrado que los SPTrealizados con el m todo antiguo (en uso enEspa a al menos hasta ), desarrollan unaenerg a del orden del 60% de la te partir de la fecha citada empezaron a uti-lizarse sistemas autom ticos de elevaci n yca da, con lo que el rendimiento aument , yaque se eliminaron parte de la fricci n y otrasp rdidas existentes con cualquier caso, para el c lculo de corre-laciones con otros par metros geot cnicos secontin an aplicando las mismas f rmulas des-arrolladas con el m todo antiguo, que propor-ciona el 60% de la energ pues evidente que, si los SPTmo-dernos dan mayor energ a, el golpeo Nresul-tante debe corregirse por un factor de energ a,de manera que se obtenga un valor SPTnor-malizado, denominado este modo.

4 N60= N Er/60siendo Er el porcentaje de energ a de golpeoobtenida con los m todos autom ticos y Nelvalor SPTmedido en & Ventayol Geoserveis, fue unade las primeras empresas espa olas en dispo-ner (1990) de un equipo de golpeo SPTauto-m tico, y desde aquel momento ha sido cons-ciente de la necesidad de aplicar dicha correc-ci n (Ventayol, 1999).Existen tambi n otras correcciones al valorSPTpor factores variados como longitud devarillaje, presencia o no de camisa interiormet lica, y por el grado de confinamiento; to-das ellas recogidas por McGregory Duncan(1998), as como en la nueva normaUNE ENISO 22476-3:2006,y que se tratar m s ade-lante. Utilizando los m todos propuestos porSkempton( ), Bosch & Ventayol Geo-serveis, ya en que la ener-g a suministrada por el equipo SPTautom -tico instalado en nuestras m quinas Rolatec,deb a ser del orden del 75% de la te rica,con lo que la correcci n a aplicar, por el con-cepto energ a ser a de:N60= N 75/60 = 1,25 NEn definitiva, hace ya m s de 15 a os queBosch& Ventayolutiliza en sus informes geo-t cnicos esta correcci n por energ a, as como las otras aplicables al ensayo SPT.

5 Fal-taba, sin embargo, comprobar directamenteel valor de la energ a realmente aplicada en elensayo n de la energ a del SPTF ruto de la colaboraci n entre Bosch & Venta-yol Geoserveisy la empresa CFT & Asocia-dos, durante los ltimos a os se han podidoefectuar ensayos directos sobre dos m qui-nas de sondeo Rolatec, de forma similar a re-cientes investigaciones (Sjoblom et al., 2007;Biringen and Davie, 2008).CFT & Asociadosdispone de un equipoAnalizador de Hinca de Pilotes (Pile DrivingAnalizer PDA), de la firma americana PileDynamics, equipo est debidamentecalibrado por el fabricante, a trav s de entida-des reconocidas por ILAC (International Labo-ratory Accreditation Cooperation)donde tam-bi n est la entidad espa ola ENAC, y por lotanto dispone de reconocimiento en Espa la medici n se ha instrumentado unavarilla de perforaci n (Fig.)

6 1), que tambi n fueequipada por Pile Dynamicscon unos acele-r metros y unos extens metros. Todos estoselementos est n tambi n debidamente este art culo se presentan los resultados obtenidos enla calibraci n de los equipos utilizados para los ensayosSPTy se analizan el resto de correcciones que hay queaplicar al valor Ndel SPTantes de utilizarlo en correlacionesy f rmulas. Hace a os que se conoce la necesidad de estascorrecciones, pero de momento, en Espa a, s lo unas pocasempresas las aplican, con la ineficiencia econ mica que ellosupone en el dise o de las de la energ a del ensayo a aplicarPalabras clave:CA DA, CALIBRACI N, CORRECCI N, ENERG A DEGOLPEO, ENSAYO SPT, INSTRUMENTACI N, MAZA, PAR METRO,PROFUNDIDAD, VENTAYOL L ZARO(1), Ge logo;y Carlos FERN NDEZ TADEO(2), ICCyP.

7 (1) BOSCH & VENTAYOL GEOSERVEIS, ( )(2) CFT & ASOCIADOS, ( )Los ensayos SPT y la calibraci n de los equipos20853 GeotecniaConociendo adem s el m dulo de Youngde la varilla instrumentada y su secci n trans-versal, el equipo PDApermite conocer la ener-g a real transmitida por los equipos autom ti-cos de golpeo de las sondas (Fig. 2).Durante los ltimos tres a os, mediante elconvenio de colaboraci n entre Bosch & Ven-tayoly CFT & Asociados, se han realizado 42determinaciones de la energ a de golpeo SPTen dos m quinas de primera Medida se efectu el 9 de juliode y la ltima el 14 de mayo de ,tal como se observa en la tabla de la Fig. resultados obtenidos se han representa-do seg n si el terreno es arcilloso o granular, ytambi n en funci n de la profundidad de eje-cuci n del ensayo lisis de los resultados obtenidosBosch & Ventayolutiliza desde en sustrabajos geot cnicos las diferentes correccio-nes que se deben aplicar al valor Ndel ensa-yo SPT, siendo pr cticamente la primera em-presa de Espa a en efectuar dichas correc-ciones.

8 Estas correcciones inclu an ya una porefecto de la energ a derivada del uso, tambi npionero en el pa s, de dispositivos autom ticosde elevaci n y ca da de la mazaMediante la colaboraci n de las empresasBosch & Ventayol y CFT & Asociados, se han implementado medidas realesde la energ a de golpeo del SPT, con el usode varillas instrumentadas con aceler metrosy extens metros de Medida de la deformaci n,en combinaci n con un equipo Pile conclusiones de las medidas realiza-das sobre las m quinas de sondeo RolatecRL-48Cy Rolatec RL-400son las siguientes:-En suelos granulares, la energ a medidacrece desde el 65% de la te rica a 2 mde profundidad, hasta valores del 75%hacia los 6 m de profundidad, situ ndo-se en el entorno del 80% a partir de los10 m (Fig.)

9 3).-En suelos cohesivoslos resultados sonparecidos, aunque a partir de 20 m deprofundidad la energ a parece descender,si bien en esta franja de profundidades sedispone s lo de 2 medidas (Fig. 3).Vale la pena mencionar que el valor del75% es el mismo que ya fue deducido porBosch&Ventayolen 1994 siguiendo los m to-dos anal ticos propuestos por Skempton(1986).ConclusionesSeg n la norma actual del ensayo SPT,UNE-EN ISO 22476-3:2006, el valor Nde campoobtenido en el SPTdebe sufrir la siguiente co-rrecci n:N60= N (Er/60) a s CnDonde: [Figura 2].- Relaci n de ensayos SPT con Medida de la energ a. [Fig. 3].- Valores de relaci n de energ aen funci n de la profundidad para suelosgranulares (arriba) y para suelos cohesivos(abajo).

10 Er= factor de energ a como se ha expues-to factor de correcci n por p rdidas deenerg a debidas a la longitud del vari-llaje, en factor de correcci n por tensi n verti-cal debida a la sobrecarga del terreno,en factor de correcci n por presencia o node camisa partir de la medici n de la energ a real de42 ensayos SPTen dos sondas Rolatec RL-400 y RL-48se ha estimado que el factor decorrecci n por energ a a aplicar sobre el valorNde campo obtenido con las citadas sondases, tal como especifica la citada norma UNEEN ISO 22476-3 , el siguiente:-Er/60 = 80/60 = 1,33 N, para ensayosSPTa partir de 10 m de = 75/60 = 1,25 N,para ensayosSPTentre 6 m y 10 m de = 65/60 = 1,10 N,para ensayosSPTentre 2 m y 6 m de nuestra opini n, si se adoptan los ante-riores valores, no ser a necesario aplicar la co-rrecci n de p rdidas de energ a por longitudde varillaje inferior a 10 m (a), que expone lanorma UNE-EN-ISO-3:2006, ya que ello ser auna , puede aplicarse la co-rrecci n con el factor multiplicador m ximo de1,33 y a continuaci n imponer la correcci n(a)por longitud de varillaje inferior a 10 m, talcomo especifica la norma.