ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁTICA CPT-CPTUUNIVERSIDAD EAFIT- ESP. MECÁNICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES Daniela Afanador, María Alejandra Bautista, Mónica Patiño, Sara María Sierra 1. INTRODUCCIÓN El ensayo de Penetración Estática CPT (Cone Penetration Test) es un método de exploración del subsuelo que permite la adquisición continua de la resistencia de los diferentes estratos que componen el perfil del suelo, mediante la penetración o hinca de una punta cónica a una velocidad constante. Por medio de este ensayo se mide el esfuerzo necesario para la penetración (Q c) y el rozamiento lateral local Fs. Actualmente, lo más común en proyectos de ingeniería, es el empleo de conos eléctricos, cuya configuración y modo de operación está estandarizado por la norma ASTM D-5778-12. El objetivo de este documento es proveer conceptos básicos teóricos de los ensayos CPT y CPTU, tales como aplicación, ejecución e interpretación de los resultados, que puedan servir de consulta al interesado. 2. OBJETIVO DEL ENSAYO, VENTAJAS Y DESVENTAJAS El ensayo de penetración estática (CPT, Cone Penetration Test) consiste en hincar a presión un cono a una velocidad constante y medir el esfuerzo necesario para la penetración denominado q c. En algunos conos de tipo móvil, se mide además el rozamiento lateral local denominado como f s. Desde el punto de vista geológico/ geotécnico el ensayo presenta tres aplicaciones principales: Determina el perfil estratigráfico del terreno. Evalúa los parámetros geotécnicos de los mantos. Calcula la capacidad portante del terreno y asentamientos. Normalmente el ensayo se realiza en suelos de granulometría fina pues la presencia de gravas o suelos cementados, conducen al rechazo del ensayo y puede dañar los equipos; se considera que es un método que debe de complementarse con sondeos mecánicos convencionales, sus ventajas con respecto a estos son: Posibilidad de diferenciar entre penetración drenada, parcialmente drenada y no drenada. Posibilidad de evaluar las características de consolidación del suelo ensayado. Estimar las condiciones de equilibrio hidrostático. Se obtiene información continua del suelo ensayado (cada 1 o 2 cm) Evita la alteración del terreno asociada a las perforaciones Mayor cantidad de datos obtenidos a un mismo costo Como desventajas principales de este ensayo se tienen: No es posible la recuperación de muestra 1 Solo pueden medirse directamente parámetros como: estratigrafía del suelo. Las dimensiones del piezocono aceptadas por los estándares europeos y NorteAmericanos. 3. posteriormente (Begemann. Los primeros conos fueron de tipo mecánico. y presión de poros. bolas de rocas. La versión más reciente del equipo consiste en un cono eléctrico dotado de sensores de presión que permiten capturar tanto la resistencia en la punta (Q c) como la fricción (Fc). limos. corresponden a un área de la base de 10 cm 2. roca. Imagen 1 Comparación del cono Holandés con cono con fuste de Begemann (Devincenzi y Frank 2004). ya que la presencia de materiales tales como: gravas. pueden ocasionar daños en el equipo. 1953) introdujo una mejora en el equipo añadiéndole un fuste o “chaqueta de adhesión” situado detrás de la punta cónica. 2004). arcillas).1. Con este ensayo es posible medir las presiones de poros generadas durante la Hinca. 3. descritos a continuación de acuerdo con (Devincenzi y Frank 2004). Punta o sonda CPT/CPTU: El equipo para el ensayo de Penetración Estática ha tenido una evolución en el tiempo. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO En términos generales el equipo de piezocono consta de los siguientes componentes. ángulo de la punta de 60°. en ambos casos el movimiento de la punta y el fuste o encamisado de fricción se logra por medio de un varillaje interno. diseñados para obtener la resistencia a la penetración en la punta (q c) (cono holandés). La información adquirida se transmite a la superficie por medio de un cable que pasa por el interior de las varillas de hinca (Frank y Devincenzi. los demás parámetros que determinan la resistencia del suelo deben ser estimados con base en correlaciones con la literatura. Solo puede ejecutarse en suelos con granulometría fina (arenas finas. que incluye las puntas cónicas mecánicas hasta las puntas eléctricas que son las que se usan actualmente. para medir la fricción (fc) en el terreno con el avance de la hinca. área de la superficie del fuste o encamisado de fricción detrás de la punta de 150 cm2 y espesor del elemento poroso de 5 mm. Cuando en el cono eléctrico se instalan sensores y elementos porosos que permiten realizar mediciones de la presión intersticial. la denominación del equipo es la de Piezocono y el ensayo corresponde a CPTU. En la siguiente 2 . Los filtros pueden ubicarse en diferentes posiciones: en el frente del cono (U1). Imagen 2 Especificaciones y partes del cono eléctrico 3. el piezocono consta de filtros porosos que permiten poner en contacto el agua con los sensores de presión del instrumento. polipropileno. Estos filtros deben ser lo suficientemente permeables para lograr una respuesta óptima de los sensores de presión. Imagen 3. en la base del cono (U2). teflón. detrás del fuste de fricción (U3). La posición de estos elementos no está estandarizada y varía dependiendo de los objetivos del estudio (Frank y Devincenzi. Filtros porosos: Como se mencionó previamente.3. Estos pueden ser de dos tipos. pero a la vez de impedir la entrada de aire o pérdida de saturación.figura se muestran las características de la sonda y la configuración del cono y la terminología empleada para designar cada una de sus partes. (Frank y Devincenzi. 3. arena cuarzosa cementada. Varillaje: son los distintos tipos de varillaje que sirven para la hinca del piezocono. Esquema y terminología del Piezocono (modificado de ISSMGE. 2004). el primero se usa para hincar el 3 . 2001). entre otros. adicionalmente deben ser resistentes a la abrasión.2. 2004). Existen filtros porosos de varios materiales como: cerámicos. (Frank y Devincenzi. la punta del cono en el suelo. Al realizar el ensayo las células de carga incluidas en el interior de la punta envían señales analógicas. a una velocidad entre 10 y 20 mm/s. (Frank y Devincenzi. Las reacciones oscilan entre 5 y 20 toneladas. La punta y el varillaje son hincados bien por el peso del vehículo o mediante anclajes en el terreno. Imagen 4. el equipo de empuje debe de poder nivelarse para garantizar la verticalidad del ensayo. En la Figura 3. Las señales digitales son interpretadas por un ordenador en superficie.4. Equipo de toma de datos: Los sistemas eléctricos están equipados con sistemas de adquisición de datos que permiten registrar en tiempo real los parámetros obtenidos con el ensayo. 3. Camión. sistema de hinca y equipo de toma de datos (Díaz. (Díaz. No se debe avanzar a golpes o rotando. 2004). MÉTODO DE EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS CPT/CPTU ENSAYO El procedimiento principalmente consiste en introducir a presión. en el mango ubicado por encima del mismo (fc). el equipo posee sensores que permiten medir por separado la el esfuerzo del suelo a la penetración de la punta del cono (qc) y la fricción que se desarrolla durante la penetración. 2011) 4. restituyendo en forma gráfica y numérica los valores de qc. además de la 4 . 2004). 2011) 3. se muestra el equipo de hinca y el de toma de datos. Existen otros sistemas que no usan cableado y trasmiten los datos por señal acústica o se almacenan los datos al interior del cono hasta el final de la prueba. Sistema de hinca piezocono: El cono y el varillaje que se agrega encima del mismo a medida que avanza el ensayo. u.5. que tras ser amplificadas son convertidas en señales digitales. fs.equipo y el segundo se usa para encamisar la excavación en mayores profundidades y evitar así que la fricción generada a lo largo de todo el varillaje que dificulte la penetración. es hincado en el terreno por un dispositivo hidráulico montado en un vehículo apropiado. 5 . 2. Imagen 5. ya que desviaciones grandes pueden resultar en una rotura del sistema de varillaje que daría como resultado una pérdida del cono. Esperar unos minutos antes comenzar la penetración con el fin de igualar lo más posible la temperatura del suelo y la punta. Imagen 6. Verificar todas las conexiones eléctricas del sistema. Hinca del piezocono. Para esto el penetrómetro de cono cuenta con un sensor que indica de cuánto es la inclinación. 6. Introducir la punta y el varillaje en el interior del sondeo de avance. Preparación del cono 4. no se permite una desviación vertical muy alta. Instalar el equipo de empuje verticalmente. El equipo debe estar nivelado para la penetración del piezocono. evitando la aireación del sistema. Realizar un sondeo previo o sondeo de avance para determinar el Nivel Freático. 2011): 1. 3.presión de poros. 5. Saturar correctamente el filtro poroso y la punta en su conjunto (CPTU). El ensayo consta de los siguientes pasos de acuerdo con (Díaz. 4. fsr y u). se filtra y los transductores de presión ambos determinan resultados incorrectos y tardarán en medir la presión de poros.1 m. Deben corregirse la resistencia de la punta y resistencia de la manga por estas presiones. detrás de la punta del cono y en los bordes de la manga de fricción. El procedimiento descrito a continuación. Efecto de carga axial DESCRIPCIÓN La presión de poros presiona en las superficies expuestas. Factores que afectan la medida de la resistencia de la punta (qc). y Parez y Fauriel (1988) en: Díaz. Verificar los ceros iniciales (voltaje a carga 0). Las medidas de presión de poros 6 .1997. 5. con una tolerancia en la medida de la profundidad de 0. 3. es necesario realizar la saturación del piezocono. ya que la presencia de aire dentro del sistema afecta el funcionamiento del equipo. 2006). Robertson y Campanella 1989 en: (Robertson y Cabal. 2011): 1. fricción lateral y presión de poros. o detrás de la manga de fricción (u3). es el resultado de la combinación de los métodos propuestos por (Robertson y Campanella (1988). Registrar los parámetros medidos (q cr. Para la correcta ejecución del ensayo. 5.Retirar el varillaje y buscar obtener nuevamente el cero inicial para descartar si no cumple con la precisión adecuada. 8. directamente detrás de la punta (u2). No saturado.7. 9. 2. fricción lateral (fs) y presión de poros (Lunne et al. Desaireacion del conjunto ya montado. con una bomba de vacío (asegura el 100% de la correcta saturación del sistema). Ensamble del cono y filtro dentro de un recipiente con agua. FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIÓN La prueba CPT es automatizada y estandarizada. 10. Penetrar en el suelo a una velocidad constante de 20 (±5) mm/seg. en la siguiente figura se han descrito algunos de estos factores: Imagen 7. Ubicación de filtro. Protección de la punta ensamblada y aturada con u capuchón de caucho hasta que entre en contacto con el agua. Desaireación del filtro poroso en laboratorio. Las medidas de las presiones de poros dependen si el filtro se localiza en la punta del cono (u1). sin embargo existen factores importantes que afectan la medida de la resistencia de la punta. desaireado. Eliminar las burbujas de aire de las cavidades y conductos del cono. Saturación de la presión de poro. FACTORES Efectos de presión de poros en la punta y resistencia lateral (“Efecto del área desigual”). 9. qc por medio de la siguiente ecuación (Robertson y Cabal. Para corregir dicho efecto se corrige la resistencia de penetración de cono medida. Ubicación del filtro: Si sólo una medida de presión de poro es realizada en el cono. 5. entonces en la mayoría de los casos se recomienda poner el elemento poroso directamente detrás de la punta del cono (u2). Los valores típicos de la proporción de área de cono están en un rango de 0. La proporción de área de cono es aproximadamente igual a la proporción del área de la sección transversal de la célula de carga o eje. 2004). Los cambios en la temperatura pueden causar un cambio en la lectura de las cargas.2. La mayoría de los nuevos conos que están comercialmente disponibles no tienen este problema. 5. Sin embargo. El efecto es mínimo en arenas porque la magnitud de la resistencia de penetración “qc” es mayor que la medida de la presión del poro. Temperatura: La mayoría de los conos modernos está provista con las células de carga temperatura-compensadas. La dirección del empuje inicial debe estar de 2° con respecto a la vertical. Este efecto es significante en arcillas suaves a firmes y en sondeos profundos de sedimentos dónde las presiones hidrostáticas son grandes. Pueden usarse las medidas de u2 directamente para corregir la resistencia de la punta por el efecto del área desigual.1. 1997 en :Frank y Devincenzi. que actúa detrás de la punta. (1997) presentan las siguientes razones para medir las presiones de poro a la situación del u2: El filtro es menos susceptible de ser dañado estando localizado detrás de la punta del cono que en la punta del cono. 5. “An”. Efecto del Área desigual: Los factores mencionados arriba se deben tener en cuenta para obtener medidas exactas de resistencia de la punta. 2006): qT =qc + ( 1−an ) u 2 Donde: qT= resistencia de penetración de cono corregida qc= resistencia de penetración de cono medida u2= presión del poro medida en la manga sólo detrás de la punta del cono an= proporción de área de cono. Las medidas u2 son menos influenciadas por la condensación de la punta del cono durante la prueba. Un “efecto del área desigual” es causado por la geometría interna de la punta del cono resultando una presión de poro adicional.3. dividido por el área del cono proyectada “Ac” y puede determinarse experimentalmente (Lunne et al. los efectos de temperatura todavía pueden ser significantes en las cargas pequeñas. como 7 . resistencia lateral y presión de poro.FACTORES Efectos de temperatura Inclinación DESCRIPCIÓN pueden ser afectadas por la carga axial en el cono en algunas versiones más antiguas de penetrómetros. Lunne et al.55 a 0. la presión de poros tardará más tiempo en disiparse hasta alcanzar un valor de equilibrio µ0. ∆µ = Exceso de presión de poros inducida por la penetración Para efectos prácticos la presión de poros normalizada es definida por (Lunne. ZW=profundidad hasta el nivel freático. 2006) de la siguiente forma: U= U t −U 0 U i −U 0 Ut = Presión de poros medida en el tiempo t U0= Presión de equilibrio in-situ U1= Presión inicial al principio de la disipación t=0 El ensayo se lleva a cabo en cualquier lapso de tiempo durante el cual se detiene temporalmente la penetración del piezocono. γw= peso unitario del agua (9. Cuando el ensayo de penetración se detiene. mientras que en suelos normalmente consolidados la presión de poros tiende a decaer monótonamente (Balachowski. mientras que en arenas la presión intersticial se disipará rápidamente (Díaz. La presión de poros registrada es: µm=µ0 + ∆µ µm= presión de poros registrada µ0= presión hidrostática (hw*γw) donde. 2006). 8 . se ejecuta durante la penetración con un Piezocono.8 KN/m3) µ0 en suelos saturados= (Z-ZW)*γW. 1997 en: Robertson y Cabal. hw: Altura del agua. el cual tiene como función obtener las lecturas de las presiones de poros para una determinada localización de los elementos o filtros porosos.cuando se encuentran en suelos suaves. equivalente a la presión hidrostática. 6. 1997 en: Balachowski. 2011). la presión de poros (u2) tiende a incrementarse al inicio del ensayo en suelos sobre consolidados (respuesta dilatoria). ocurre una redistribución local de la presión de poros en la interfaz suelo-filtro poroso. Este ensayo consiste en permitir que el exceso la presión de poros producida por la penetración se disipe durante un intervalo de tiempo. La presión de poros de equilibrio en la mayoría de los casos coincide con el valor de la presión hidrostática existente a la profundidad donde se encuentra el sensor transmisor del equipo (Díaz. et al. Como resultado de esta redistribución. 2011).2006). Estos efectos pueden considerarse tomando ciertas lecturas antes y después de un CPT a la misma temperatura como para el suelo e instalando los sensores de temperatura en el cono (Lunne et al. INTERPRETACION DEL ENSAYO DE DISIPACIÓN DE PRESIÓN DE POROS CPTU El CPTU (por sus siglas en Ingles). donde actúan tanto los esfuerzos compresivos como los de corte. Durante este tiempo se va registrando continuamente el cambio en la presión de poros hasta alcanzar el valor de equilibrio o un porcentaje de dicho valor. Z=profundidad de interés. En arcillas. ce. El suelo sobre el cual se ejecutó la prueba consiste en una arcilla limosa. Las presiones iniciales de penetración son ∆µ = 0%. Para que el ensayo de disipación tenga significado y pueda aplicarse a la obtención del coeficiente de permeabilidad (K) y de consolidación. por lo que es posible definir las variaciones de los materiales a diferentes intervalos de profundidad.25 El valor de K se correlaciona con diferentes tipos de material como se muestra en la siguiente figura. 2002).La disipación de la presión de poros depende del coeficiente de consolidación. Se midió con el filtro poroso en la posición (U2). µ0 corresponde al valor alcanzado cuando ocurre el 100% de la disipación. se registra el tiempo (t 50%) en el cual se ha producido el 50% la disipación de la presión intersticial. las arcillas plásticas pueden tardar de dos a tres días para disipar los excesos de la presión de poros y alcanzar el valor de equilibrio (Mayne. permeabilidad.gatech.edu/~geosys) Con el valor t50%. 2002). estructura e historia de esfuerzos del suelo. el exceso de presión de poros se disipa en 2 a 3 minutos. Curva del ensayo de disipación de la presión de poros (Mayne. Por ejemplo en arenas y gravas la respuesta drenada es rápida y se observa en el momento de la penetración. aproximadamente y las presiones de poros obtenidas equivalen a la hidrostática (presión de equilibrio). tiene como fin ilustrar. Imagen 8. 9 . El coeficiente de permeabilidad puede hallarse por medio de la expresión: k (cm/s) = 1/(251X t50)1. 2002 en http: www. El siguiente ejemplo tomado de (Mayne. laminada de consistencia suave. que corresponden al 0% del decaimiento. es posible estimar el coeficiente de permeabilidad (K). es decir. fueron alcanzadas en una hora (3600 seg). se muestra la gráfica de los datos obtenidos con los filtros porosos en las posiciones U1 y U2. El parámetro t50%. como puede hallarse el t50% a partir de un ensayo de disipación. Las condiciones hidrostáticas o de equilibrio. cuando el sistema se estabiliza y el 100% de la presión de poros se ha disipado. Este valor coincide con la presión hidrostática. a la profundidad de ejecución del ensayo. En la siguiente figura. a partir del cual se puede tener una idea del tipo suelo. Imagen 9. 2) (Teh y Houlsby.edu/~geosys) A partir de este ensayo se puede obtener el coeficiente de consolidación horizontal por medio de los siguientes métodos: 1) Ch = (Baligh y Levadoux.2004). que depende del índice de rigidez I r.gatech. 2004). definen un factor de tiempo modificado T*. 1991 en: (Frank y Devincenzi.ce. t 50 Donde. T50%= Factor de tiempo t50%= tiempo en el que ocurre el 50% de la consolidación r2= radio del cono. PARÁMETROS OBTENIDOS A PARTIR DE CPT/CPTU 7. ¿ T= Ch∗t 50 2 r ∗√ IR 7. Clasificación del suelo ha partir del coeficiente de permeabilidad K y t50% (Mayne. 1986 en: Balachowski.1. 2002 en http: www. 2006 ) proponen lo siguiente: T 50 2 r ( Frank y Devincenzi . Resistencia de la punta (qC): La resistencia a la penetración desarrollada en el cono es igual a la fuerza vertical aplicada al cono dividido 10 . 2011).3. 7. Presión de poros hidrostática: Es importante tener en cuenta que los datos obtenidos en campo se deben normalizar con respecto a los esfuerzos efectivos y totales. Kgf/cm 2) an=cociente del área neta. ft= resistencia por fricción corregida (MPa. Robertson y Gillespie. ton. La normalización de estos parámetros se puede obtener con base en las siguientes expresiones: Resistencia del cono normalizada: 11 . Otro parámetro relacionado con la fricción del fuste que debe ser obtenido.2. La resistencia del cono corregida se calcula a partir de la siguiente expresión propuesta por (Campanella.por el área de la base del cono. debido a que algunas tablas de clasificación de suelos emplean datos normalizados (Díaz. 7. kg) Ac= área de la base del cono. qc =Resistencia del cono (Mpa. qt =resistencia total del cono corregida (MPa. Kgf/cm 2) Qs = fuerza del fuste de fricción (KN. equivale a la fuerza de corte aplicada en el fuste del cono dividido por el área del fuste. En la ecuación (1) se muestra cómo se calcula (Díaz. ton.Kg/cm2) Qc=Fuerza aplicada sobre el cono (KN. La resistencia por fricción corregida se calcula de la siguiente forma: Ft =fs + bnU2 Donde. tal como se muestra en la siguiente expresión: fs = Qs/As Donde. qc = Qc/Ac Donde. Constante según calibración del equipo. 10 cm2 La resistencia del cono corregida se halla a partir de las mediciones de presiones de poros inducidas por la penetración. 2010). Resistencia por fricción (fs): La resistencia a la fricción en el fuste f s. bn =constante de calibración del equipo. Kgf/cm 2). 2011). es la relación de la fricción RF la cual se define como el porcentaje de la relación entre la resistencia del fuste y la resistencia de la punta de la siguiente forma: RF = ( fs/ qc)*100% Para la determinación de esta relación se requiere la obtención de la resistencia de la punta cónica y de la fricción en el fuste en un mismo punto de la masa de suelo (Días. 1986) qt =qc + U2 (1-an) Donde. La punta del cono se toma como referencia de la profundidad. fs= resistencia del fuste (MPa.Kgf) As= Constante del equipo. Para análisis conservadores se recomienda tomar valores cercanos al límite superior de 10. En caso de que se tenga escasa experiencia es mejor hacer un análisis conservador en donde se escogerán valores cercanos al límite superior de 20 (Díaz. el cual tiende a aumentar con la plasticidad del suelo y a decrecer con la sensibilidad de éste. 2011): En arcillas demasiado blandas.1. 2011): Donde Nkt= factor de cono.Qt = qt −σ σ ´ v0 v0 Relación de fricción normalizada Fr = fs qt −σ v 0 Relación de presión de poros B q= Δµ qt−σv 0 En donde. conociendo el valor de q c. 12 . donde puede haber dudas de la precisión de q t . que es igual a 15 ± 3. sin embargo el complejo comportamiento del suelo cohesivo y las variaciones de esfuerzos y deformaciones generadas por la penetración. la evaluación del C u. PARÁMETROS EN SUELOS COHESIVOS 8. la estación del Cu puede realizarse mediante la relación (Díaz. Δu= Exceso de presión de poros (U2-U0) �v0= Esfuerzo vertical total �´v0 = Esfuerzo vertical efectivo U0= Estimación de la presión total de equilibrio Los esfuerzos verticales totales de sobrecarga se calculan según la ecuación �v0= ∑(γ ti * Δzi) γ = peso unitario del suelo por capa Δzi =Espesor de la capa de suelo 8. hacen difícil establecer una base teórica para determinar su valor. Resistencia a la corte no drenada: Una de las primeras utilidades del ensayo CPT fue. lo mejor es hacer el análisis de mediante el exceso de presión de poros (Δ U) usando la siguiente ecuación: NΔU varía entre 4 y 10. % ya que otros factores como la compresibilidad.%) es normalmente utilizado como un parámetro intermedio. la resistencia al corte no drenado se puede expresar como (Wroth 1984 en Díaz. OCR.R. considerando la mecánica de suelos de estado crítico. Historia de esfuerzos – relación de sobre consolidación RSC: La relación de sobreconsolidación (RSC) es definida como la relación entre la máxima presión actuante sobre un elemento de suelo y la presión efectiva vertical actual: El análisis de la curva qc. etc.8. 2004).2. 9. es el potencial plástico de deformación volumétrica.R. también influyen en el valor de qc.Finalmente. PARÁMETROS EN SUELOS GRANULARES 9. 8. mientras para arcillas estructuradas 0.0. decrece linealmente con la profundidad (Frank y Devincenzi.9≤ ^ ≤1. Para arcillas de baja a media sensibilidad 0. se expresan t/m2.7≤^≤0. en arcillas normalmente consolidadas en que RSC es igual 1. q c. con la profundidad puede dar información aproximada de la historia tensional de los depósitos.1. A continuación se muestra una de las relaciones propuestas: ( qc √ σ ´ v0 DR ≈−98+66 log ❑ Donde qc y σ ´ v0 ) . Densidad relativa Para suelos granulares. la densidad relativa (D. No existe una única relación entre la resistencia a la penetración y la D. 13 .. 2011): Donde ^. 9.2.2° [( ) ] qc σ ´v 0 0. Ángulo de fricción: Existen numerosas teorías empíricas o semiempíricas que correlacionan la resistencia al corte drenado a partir del ensayo CPT o CPTU. 2004).06 14 . La siguiente figura muestra la Relación entre el factor de capacidad portante y el ángulo de rozamiento a partir de ensayos en cámara de calibrado (Robertson y Campanella. 1985 en: (Frank y Devincenzi. Numerosas pruebas llevadas a cabo en cámaras de calibración han confirmado la imposibilidad de encontrar una relación Ø' – qc simple y general.2° ( ) ∅´ OC =17. Influencia de la compresibilidad en la Densidad Relativa para arenas normalmente consolidadas. (Jamiolkowski et al. Dos de las teorías utilizadas se basan en: Como ha notado Vesic (1963) no existe una relación única entre la resistencia a la penetración estática y el ángulo de rozamiento ya que qc en terrenos no cohesivos depende de: La resistencia al corte La deformabilidad.185 ∅´ NC =17..Imagen 10.185 OCR−0. 2004). (Clausen y Denver (1995) propusieron las siguientes relaciones para estimar el ángulo de rozamiento de arenas normalmente consolidadas (NC) y sobreconsolidadas (OC): qc σ´v0 0. 1983 en: (Frank y Devincenzi. La presión u registrada es representativa del nivel que se mide. donde qc son elevados y los de u muy bajos o nulos.Imagen 11. B q es prácticamente nulo. fs es una medida de la presión horizontal que se desarrolla durante la penetración y está afectada por el tipo de suelo. FR% y Bq en función de la profundidad constituyen una potente herramienta geotécnica (Díaz. por esta razón se pueden registrar capas muy delgadas (<5cm) (Díaz. En arenas densas. El análisis de las curvas de qc. En términos generales. Relación entre capacidad portante y el ángulo de rozamiento interno a partir de ensayos en cámara calibrado (Robertson y Campanela. 2011). u. 2011). PERFIL ESTRATIGRÁFICO Una de las aplicaciones del ensayo CPTU es el reconocimiento de un tipo de suelo según su comportamiento obteniendo de esta forma un perfil. El valor de qc es una medida de la resistencia del suelo. qc es bajo y u elevado. Los cambios entre distintos tipos de suelo se manifiestan en un cambio en la relación FR%. fs. a lo cual se suma la evaluación de los parámetros geomecánicos. 1983 en: (Frank y Devincenzi. 2004) 10. A la inversa en arcillas blandas. las propiedades del suelo que afectan el resultado del ensayo CPT/CPTU pueden resumirse como se presentan en la siguiente tabla: 15 . posteriormente se comenzó a hacer uso de la presión intersticial. en la siguiente figura se presenta uno de los ábacos más usados para la clasificación del suelo. Se debe tener en cuenta que el valor del fs mediso es menos preciso que el de qc. Factores tales como historia tensional. sensitividad. Campanella y Robertson (1998) han propuesto utilizar las tres variables disponibles con este ensayo: qc. por estas razones numerosos autores han confeccionados ábacos de clasificación con base en qc (o qT) vs U (o Bq). 16 . compacidad entre otros factores. Los ábacos de clasificación resultan una aproximación a utilizar como guía. 2004). 2004). preferiblemente contrastadas con correlaciones locales. u y fs en la forma q T Bq y FR% (Frank y Devincenzi. Los ábacos de clasificación están basados predominantemente en ensayos de hasta 30m de profundidad (Frank y Devincenzi. 2004). CLASIFICACIÓN DEL SUELO Tradicionalmente las variables que se manejaban para determinar el tipo de suelo ensayado son qc y FR%. influirán en las clasificaciones basadas tanto en FR% como en Bq. Bases para la interpretación estratigráfica del ensayo CPT/CPTU (Frank y Devincenzi.Imagen 12. 11. El principal propósito del ensayo CPT no es dar la clasificación exacta de los suelos sino aclarar la estratificación y los límites entre los distintos mantos así como sus propiedades (Frank y Devincenzi. velocidad de onda de corte etc. sino al tipo del comportamiento del suelo en cuanto a sus condiciones de drenaje. por lo que muchos de los parámetros empleados para diseño se deben estimarse a partir de correlaciones. velocidad de penetración y temperatura. por tanto los datos de salida deben de ser corregidos denominados como qT y fT. Es importante tener en cuenta que la posición de los filtros porosos (U1. la influencia de la ubicación del filtro. afectan las lecturas del cono. la ejecución de perforaciones adicionales que permitan la recuperación de muestras. es la definición de la estratigrafía del terreno. esto permite crear modelos en 3D que son de gran utilidad para el estudio de facies sedimentarias además de estudios hidrogeológicos de cuencas sedimentarias recientes.. en combinación con otros captores puede obtener parámetros como temperatura. lo que resulta de gran utilidad en el conocimiento de la respuesta hidráulica del suelo ante diferentes condiciones de drenajes. El principal propósito del ensayo CPT no es dar la clasificación exacta de los suelos sino aclarar la estratificación y los límites entre los distintos mantos así como sus propiedades.Imagen 13. Al proporcionar una enorme cantidad de datos (los parámetros se miden cada 1cm de profundidad) es posible llevar a cabo estudios geoestadísticos de las variables para analizar. U2 y y U3). Se recomienda en investigaciones geotécnicas. 12. Algunos factores como la presión de poros sobre las áreas desiguales de la punta. Con el CPTU también es posible medir directamente el exceso de presión de poros del suelo durante la hinca. Los ábacos no se refieren al tamaño real de las partículas. CONCLUSIONES La principal aplicación del CPT y especialmente del CPTU. Aunque en ensayo CPT/CPTU tenga como principal función la obtención de qc. fs y u. Con el ensayo solo es posible determinar de forma directa la presión de poros y el perfil de suelo. sino más bien al tipo del comportamiento del suelo en cuanto a sus condiciones de drenaje. ya que permite identificar pequeñas variaciones verticales en el subsuelo como capas o lentes de materiales de diferentes propiedades geotécnicas. y por lo tanto un mejor conocimiento del suelo. incide en los resultados de la presión de poros y los mismos deben ser usados según el propósito de las investigaciones. Clasificación del suelo según Robertson (1990) Es importante notar que los ábacos no se refieren al tamaño real de las partículas. inclinación. 2004). 17 . Figueres. Gonzalo. Practical applications of the cone penetration test a manual on interpretation of seismic piezocone test data for geotechnical design.13. No. Vol. 155–180 en: http: http://www. IGEOTEST.pdf. en: http://www. Bogotá.gatech.it/test/wpcontent/uploads/2012/02/Practical-applications.pl/docs/ahem/ahem53str155. 2006.gda.54-74.geoplanning. 53. 2. pp. Díaz. 2004. su ejecución e interpretación. Flow properties from piezocone dissipation tests. Girona. Soft Soil Overconsolidation Dissipation Test. REFERENCIAS Balachowski. P. 71p.com.2011. Devincenzy.pdf. pp. 8 p. Pontificia Universidad Javeriana.ibwpan. L. 235p. Ensayos Geotécnicos Insitu. en http: www. en: http: www.ce. Frank. 2001. 2002. S.igeotest.W. Trabajo de Grado-Caracterización de un sitio mediante un ensayo CPTU. Mayne. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics.L.edu/~geosys 18 . International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE).