P-36 Metodo de ensayo estandarizado de penetracion estandar

METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 1 de 7
1. Propósito
Este método corresponde a una traducción significativamente equivalente de la norma ASTM D 1586 por lo cual no se
valida, se realiza una confirmación del método y establece las pautas para la debida realización del Método de Ensayo
Estandarizado de Penetración Estándar (SPT) y Muestreo de Suelo Con Muestreador Dividido.
2. Alcance
Este método Estandarizado de Penetración Estándar (SPT) y Muestreo de Suelo Con Muestreador Dividido describe el
método, generalmente conocido como Ensayo de Penetración Estándar (SPT), para llevar un muestreador de tubo dividido a
obtener una muestra representativa de suelo y medir la resistencia del suelo a la penetración del muestreador.
La información de resultados e identificación son usadas para estimar las condiciones del subsuelo para el diseño de
cimentación.
El ensayo de resistencia a la penetración es usualmente realizado a intervalos de 1,5 m aproximadamente o cuando un
cambio significativo de material es observado durante la perforación, a menos que el ingeniero especifique lo contrario.
Este método de ensayo está limitado al uso en suelos donde las partículas no sean mayores que el diámetro del muestreador
como gravas, aluviones, rocas o similares. Las muestras serán preservadas y transportadas en concordancia con el método
P-59 “Método normalizado para preservar y transportar muestras” usando el grupo B. Las muestras de suelo serán
identificadas por el nombre del proyecto, número de perforación, número de muestra.
Los valores indicados en unidades de m - kg son las que se tomarán como estándar.
3. Documento de Referencia
“Registro trabajo no conforme F-15-00-01”
“Recibo de Material F-17-00-01”
“Resumen de Control” F-17-00-03”
“Identificación de material madre” F-17-00-04”
“Identificación de material hijo” F-17-00-05”
“Prueba de Perforación con Método Estándar F-36-00-01”
“ASTM D1586 Standard Test Method for Standard Penetration Test (SPT) and Split-Barrel Sampling of Soils”
4. Responsabilidades
Los auxiliares de perforación son responsables de actuar según lo establecido, acudiendo en caso de duda a su superior
inmediato.
El Jefe de la Cuadrilla de perforación, jefe del laboratorio, inspector de calidad y/o asistentes del laboratorio es responsable de
velar por la trazabilidad e integridad de las muestras y especímenes bajo su custodia.
Los Asistentes de Laboratorio son los responsables de realizar los ensayos solicitados por el cliente.
El Jefe de Laboratorio es responsable de planificar y controlar el cumplimiento de los lineamientos operacionales y administrativos
aplicables a las muestras dentro del laboratorio de ensayos.
METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 2 de 7
Figura 1 Definición del número de vueltas de cuerda y el ángulo para (A) Rotación en sentido contrario de las
manecillas del reloj y (B) Rotación en sentido de las manecillas del reloj.
5. Resumen del Método
No Aplica
6. Equipo
6.1. Equipo de perforación: Será aceptable, cualquier equipo de perforación que provea al momento del muestreo una
adecuada y limpia abertura antes de la inserción del muestreador y asegure que el ensayo de penetración se realice
sobre un suelo no perturbado. Las siguientes piezas de equipo han demostrado ser adecuadas para el avance de un
barreno en algunas condiciones de superficie.
6.1.1 Broca de arrastre, corte y perforación: Con una geometría de menor a 165 mm y mayor a 57 mm en el diámetro,
estos se pueden usar en conjunto con los métodos de perforación de rotación de agujero abierto o perforación de
avance protegido. Para evitar perturbaciones del subsuelo, no son permitidas las brocas de descarga inferiores,
sólo laterales.
6.1.2 Broca de cono-rotación: Con una geometría de menor a 165 mm y mayor a 57 mm en el diámetro, estos se
pueden usar en conjunto con los métodos de perforación de rotación de agujero abierto o perforación de avance
protegido si el fluido de perforación de descarga es desviado.
6.1.3 Barrena hueca de raspado continúo: con o sin ensamble de broca central, pueden ser utilizados para perforar el
agujero. El diámetro interno de la barrena hueca al menor a 165 mm y mayor que 57 mm.
METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 3 de 7
6.1.4 Barrena de mano, posteadora, sólida y continúa: menor a 165 mm y mayor a 57 mm de diámetro si el suelo en el
agujero no cabe dentro del muestreador o las barras de muestreo durante el muestreo.
6.1.5 Barras de muestreo: barras de acero unidas con juntas para conectar el muestreador partido con el ensamble de
dirección-peso. La barra de muestreo con una rigidez (momento de inercia) igual o mayor que el de la barra “A”
de pared paralela (una barra de acero que tiene un diámetro externo de 41,3 mm y un diámetro interno de 28,5
mm).
6.1.6 Muestreador de tubo partido: Las dimensiones del muestreador estándar son mostradas en Figura 2. El
muestreador tiene un diámetro externo de 50,8 mm. El diámetro interno del muestreador partido (dimensión D en
figura 2) puede ser de 38,1 mm o 34,9 mm. Un liner de calibre 16 puede ser usado dentro del muestreador
partido de 38,1 mm. La zapata de dirección será de acero templado y será remplazada o reparada cuando
aparezcan abolladuras o torceduras. El extremo penetrante de la zapatilla puede estar ligeramente redondeado. El
muestreador de tubo partido estará equipado con un control de bola y de ventilación. Cestas plásticas o de metal
pueden ser usadas para retener las muestras de suelo.
Figura 2 Muestreador Tubo Partido
Figura 3 Figura esquemática del martillo de dona y el martillo de seguridad
METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 4 de 7
6.2. Ensamble de dirección-peso:
6.2.1 Martillo y yunque: El martillo pesará aproximadamente 63,5 kg ± 1 kg y será de una masa metálica sólida y rígida.
El martillo golpeara el yunque y hará contacto metal contra metal cuando se deja caer. Use una guía que permita
caída libre de obstáculos para el martillo como la que se muestra en figura 3. Martillos usados con el método del
cabestrante y cuerda, tendrán una capacidad de sobreelevación de 100 mm. Por razones de seguridad se
recomienda el uso de un ensamble de martillo con un yunque interno como se muestra en figura 3. La masa total
del soporte de ensamble de martillo y las barras de perforación no serán mayores a 113 kg ± 5 kg.
Nota 1 Se recomienda que la guía de caída del martillo esté permanentemente marcada para permitir al operador
o inspector juzgar la altura de caída del martillo.
6.2.2 Sistema de caída del martillo: Se puede usar los sistemas de caída de cabestrante-cuerda, de viaje,
semiautomático y automático, el abastecimiento del aparato de elevación no causará la penetración del
muestreador mientras se reacopla y levanta el martillo.
6.2.3 Equipo de accesorios: Accesorios como etiquetas, contenedores de muestras, hojas de datos, y aparatos de
medición de nivel freático provistos de acuerdo con los requerimientos del proyecto.
7. Método de perforación
7.1 El barreno avanzará en incrementos de manera que permita un muestreo intermitente o continuo. Los intervalos y
localización son generalmente estipulados por el ingeniero o geólogo. Típicamente, los intervalos son 1,5 m o menos
en estratos homogéneos con ensayos y muestreos con cada cambio de estrato. Registre la profundidad de perforación
al más cercano 0,030 m.
7.2 Cualquier procedimiento de perforación que brinde un adecuado y estable agujero antes de la inserción del
muestreador y asegure que el ensayo de penetración es realizado sobre un suelo inalterado será aceptado. Cada uno
de los siguientes métodos ha probado ser aceptable para ciertas condiciones de subsuelo. Se anticiparán las
condiciones del subsuelo para seleccionar el método de perforación a utilizar.
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
Método
Método
Método
Método
de
de
de
de
perforación a rotación de agujero abierto.
barrena de raspado continúo.
agujero lavado.
barrena sólida continúa.
7.3 Varios métodos de perforación producen agujeros inaceptables. No permitir el proceso de inyectar un chorro de agua
a través del tubo abierto de un muestreador y después muestrear a la profundidad deseada. No usar el método de
barrena sólida continua para avanzar la perforación por debajo del nivel freático o en casos de existencia de una capa
que confine un estrato no cohesivo esté bajo presión artesiana. No encamisar por debajo del nivel a muestrear antes
de realizar el muestreo. El avance de un hoyo de perforación con residuos o trozos de descarga inferior no es
permitido. No es permitido el avance de un hoto de perforación para una inserción posterior del muestreador,
únicamente por medio de un muestreo previo con el muestreador SPT.
7.4 El nivel del fluido de perforación dentro del agujero o barreno de raspado hueco debe mantenerse al nivel donde se
encuentra el agua subterránea o por encima de éste todo el tiempo durante la perforación, remoción de las barras de
perforación y muestreo.
METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
8
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 5 de 7
Método de muestreo y ensayo
8.1 Después de que el barreno ha avanzado a la elevación deseada de muestreo y que los excesos han sido removidos,
registre la profundidad de limpieza al más cercano 0,030 m, y prepare para el ensayo en la siguiente secuencia de
operaciones:
8.1.1 Agregue el muestreador de tubo partido a las barras de muestrear y bájelos dentro del agujero. No permita que
el muestreador caiga sobre el suelo a examinar.
8.1.2 Posicione el martillo arriba y fije el yunque a la parte superior de las barras de muestrear. Este se puede hacer
antes de bajar las barras de muestrear y el muestreador dentro del agujero.
8.1.3
Descanse el peso muerto del muestreador, barras, yunque y guía de peso sobre la parte inferior del barreno.
Registre la profundidad inicial de muestreo al más cercano 0,030 m. Compare la profundidad inicial de muestreo
hasta la profundidad de limpieza en 8.1. Si aparecen muchos residuos en la parte inferior del barreno, remueva
el muestreador y las barras de muestreo del barreno y remueva los residuos.
8.1.4 Marque las barras de perforación en tres incrementos sucesivos de 0,15 m, de manera que el avance del
muestreador por el impacto del martillo sea fácilmente visible para cada uno de los incrementos.
8.2 Guíe al muestreador aplicando golpes de aproximadamente 63,5 kg del martillo y cuente el número de golpes
aplicados a cada incremento de 0,15 m hasta que ocurra alguna de las siguientes situaciones:
8.2.1 Se aplican un total de 50 golpes durante cualquiera de los tres incrementos de 0,15 m descritos en 8.1.4.
8.2.2 Un total de 100 golpes se hayan aplicado.
8.2.3 No se observa avance del muestreador durante la aplicación de 10 golpes sucesivos del martillo.
8.2.4 El muestreador ha avanzado completamente 0,45 m sin que se alcance el límite de golpes mencionado en los
puntos 8.2.1, 8.2.2 y 8.2.3.
8.2.5 Si el muestreador se hunde bajo el peso del martillo, peso de las barras o ambos, registre el largo del recorrido
al más cercano 0,030 m y dirija el muestreador a través del resto del intervalo de prueba. Si la muestra se
hunde el intervalo completo, detenga la penetración, remueva el muestreador y las barras de muestreo del
barreno, y avance en el barreno a través de los materiales muy suaves o muy flojos a la próxima elevación de
muestreo deseada. Registre la cantidad de golpes.
8.3 Anote el número de golpes requerido para que el muestreador avance cada 0,15m de penetración o fracción de la
misma. Los primeros 0,15 m son considerados para asentar la dirección. La suma del número de golpes requerido
para los segundos y terceros 0,15 m de penetración se conoce como la “resistencia de penetración estándar” o “valor
N”. Si el muestreador no alcanza los 0,45 m, como se permite en los puntos 8.2.1, 8.2.2 y 8.2.3, el número de golpes
para cada incremento completo de 0,15 m y por cada incremento parcial se anotará en el formulario “Prueba de
Perforación con Método Estándar F-36-00-01” Para incrementos parciales, la profundidad de penetración se reportará a
los 0,030 m más cercano en adición al número de golpes. Si el muestreador avanza por debajo de la parte inferior del
barreno bajo el peso propio estático de las barras de perforación o de las barras de perforación más el peso estático
del martillo, esta información será anotada en el formulario “Prueba de Perforación con Método Estándar F-36-00-01”
METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 6 de 7
8.4 El levantamiento y liberación del martillo de aproximadamente 63,5 kg se llevará a cabo mediante uno de los
siguientes dos métodos:
8.4.1
Método A: Usando un sistema de caída de martillo, automático, o semiautomático que levante el martillo de
63,5 kg y que permita soltarlo 0,76 m ± 0,030 m sin obstáculos. Los ajustes de altura de caída para martillos
automáticos y de viaje será revisada antes de usarse y al primer indicio de variaciones en el rendimiento. La
operación de martillos automáticos estará en concordancia con los manuales de operación.
8.4.2
Método B: Mediante el uso de un cabestrante para jalar la cuerda fijada al martillo. Cuando el sistema del
cabestrante con cuerda se utiliza, usarse conforme a:
8.4.2.1 El cabestrante libre de corrosión, aceite o grasa y con un diámetro en el rango de 150 mm a 250 mm.
8.4.2.2 El cabestrante se operará a una velocidad mínima de rotación.
8.4.2.3 El operador generalmente usará 1 ¾ o 2 ¼ de cuerda enrollada al cabestrante, dependiendo de si o no la
cuerda sale de la parte superior (1 ¾ vueltas para rotación en sentido contrario a las manecillas del reloj) o
la parte inferior (2 ¼ vueltas para rotación en sentido de las manecillas del reloj) del cabestrante durante la
realización de la prueba de penetración, como se muestra en la figura 1. Es generalmente conocido y
aceptado que 2 ¾ o más vueltas de cuerda impide considerablemente la caída del martillo y no debería ser
usada para realizar el ensayo. La cuerda del cabestrante deberá estar rígida, relativamente seca, limpia, y
remplazarse cuando esté excesivamente desgastada, grasosa, blanda o quemada.
8.4.2.4 Para cada golpe del martillo, el operador levantará 0,76 m ± 0,030 m y liberará el martillo. La operación de
levantamiento y liberación será realizada de una manera rítmica sin sostener la cuerda al llegar al tope de
altura.
8.5 Recoja el muestreador en la superficie y ábralo. Registre el porcentaje de recuperación al más cercano 1 % o la
longitud de muestra recuperada a los 30 mm más cercanos. Describa las muestras de suelo recuperadas en cuanto a
composición, color, estratificación y condición, luego coloque una o más muestras representativas dentro de las bolsas
o de los contenedores sellados que resguarden la humedad, sin sobre presionar o distorsionar alguna estratificación
aparente. Cierre cada contenedor para prevenir la evaporación de la humedad del suelo. Adjunte a cada bolsa o
contenedor, etiquetas que indiquen la designación del trabajo, número de hueco, numero de muestra, etc. Proteja las
muestras contra cualquier cambio extremo de temperaturas. Si hay algún cambio de suelo dentro del muestreador,
coloque cada uno en un contenedor e indique su localización dentro del tubo del muestreador. Las muestras se
preservarán y transportarán en concordancia con el método “P-59 Método normalizado para preservar y transportar
muestras”, usando el grupo B.
9. Reporte
“Prueba de Perforación con Método Estándar F-36-00-01”
10. Cálculos: para este método estandarizado no se realiza ningún cálculo.
METODO DE ENSAYO ESTANDARIZADO DE PENETRACION
ESTANDAR (SPT) Y MUESTREO DE SUELOS CON
MUESTREADOR DIVIDIDO
Laboratorio de Ensayos
INSUMA
Aprobado por:
Gestor de Calidad
Código:P-36
Versión: 3.6
F.E:12/04/10
F.R:17/04/15
Página: 7 de 7
11. Precisión E Incertidumbre
11.1 Precisión: Los datos de prueba de precisión no se presentan debido a la naturaleza de este método de ensayo. No
es viable o es muy costoso en este momento tener 10 o más agencias participando en un programa de pruebas in
situ en un sitio determinado.
11.1.1 El subcomité 18.02 está en la búsqueda de datos adicionales de los usuarios de este método de ensayo que
podrían ser utilizados para hacer una declaración limitada de precisión. El conocimiento actual indica lo
siguiente:
11.1.1.1 Variaciones en el Valor N de 100 % o más se han observado cuando se utilizan diferentes aparatos de
ensayo y perforadoras para barrenos adyacentes en el misma formación de suelo. La opinión actual,
basada en experiencias de campo, indica que al utilizar el mismo aparato y perforadora, los Valores de N
obtenidos en el mismo pueden ser reproducidos con un coeficiente de variación de alrededor del 10%.
11.1.1.2 El uso de equipo inadecuado, como yunques demasiados masivos o dañados, cabestrantes oxidados,
cabestrantes de baja velocidad, cuerdas aceitosas y viejas o cuerdas de fibra muy masiva y mal lubricada,
pueden contribuir significativamente a diferencias de Valores N obtenidos entre el operador y el equipo de
perforación.
11.2 Sesgo: No hay un valor de referencia aceptado para este método de ensayo, por lo tanto, el sesgo no se puede
determinar.
12. Palabras claves: Conteo de golpes, ensayo in situ, resistencia a la penetración, suelo, muestreo con tubo partido,
ensayo de penetración estándar.
Elaborado por: Esteban Saborío C
Firma:_________________________________
Aprobado por: Ing. Gastón Laporte M
Firma:_________________________________