En los Estados Unidos, el penetrómetro más comúnmente usado es el estándar de tubo partido, y la prueba más di fundida de esta clase es la llamada prueba de penetración estándar (ASTM D—1586). Se realiza dejando caer un martillo que pesa 63.5 kg sobre la barra de perforación, desde una altura de 76 cm. El número de golpes N necesarios para producir una penetración de 30 cm se considera la resistencia a la penetración. El muestreador tiene las dimensiones mostradas en la fig. 5.5. Para considerar la falta de apoyo, los golpes de los primeros 15 cm de penetración no se toman en cuenta; los necesarios para aumentar la penetración de 15 a 45 cm constituyen el valor N.
Los resultados de la prueba de penetración estándar pueden correlacionarse aproximadamente con algunas propiedades físicas importantes del suelo. La tabla 5.3 muestra estas correlaciones, Sin embargo, la variación de los resultados de un caso aislado en relación a los valores relativamente conservadores dados en la tabla puede ser muy grande, y es preferible hacer comparaciones directas con los resultados de otras pruebas apropiadas en cada caso dado. La correlación para las arcillas sólo puede considerarse como una aproximación tosca, pero para las arenas, con frecuencia es lo suficientemente segura para permitir el uso de los valores de N en el proyecto de las cimentaciones.
En las arenas saturadas, finas o limosas, compactas o muy compactas, los valores de N pueden ser anormalmente grandes, debido a la tendencia de estos materiales a dilatarse cuando se deforman bajo esfuerzo cortante en condiciones no drenadas.
Tabla 5.3 Correlación entre la resistencia a la Penetración y las Propiedades de los Suelos a partir de la Prueba de Penetración Estándar
Por lo tanto, en estos suelos, los resultados de las pruebas de penetración estándar deben interpretarse conservadoramente. Además, en el valor de N de los suelos sin cohesión influye en cierto grado la profundidad a la que se hace la prueba. Debido al mayor confinamiento producido por la presión de sobrecarga, los valores de N al aumentar la profundidad pueden indicar compacidades mayores que las que realmente existen. Si se considera como estándar el valor de N a una profundidad correspondiente a una presión de sobrecarga efectiva de 10 tons/m2, el factor de corrección CN que hay que aplicar a los valores de campo de N para otras presiones diferentes está dado aproximadamente por:
donde p es la presión vertical efectiva por sobrecarga en tons/ m2 a la elevación de la prueba de penetración. La ecuación es válida para p >= 2.5 tons/m2.
El error más común en conexión con la prueba de penetración estándar en arena o limo ocurre, sin embargo, cuando se hace bajo del nivel freático. Si se permite que el nivel del agua en el sondeo sea inferior al freático, lo que fácilmente puede ocurrir, por ejemplo, cuando se sacan rápidamente las barras de perforación, se crea un gradiente hidráulico ascendente en la arena que está debajo del sondeo. En consecuencia, la arena puede convertirse en movediza y su compacidad relativa puede reducirse bastante. Por lo tanto, el valor de N puede ser muy inferior al correspondiente a la compacidad relativa de la arena inalterada. Se necesita cuidar que el nivel del agua se mantenga siempre en el nivel piezométrico del fondo del sondeo o ligeramente arriba. El uso de barras de vástago hueco con tapón como medio para perforar en los suelos sin cohesión abajo del nivel de agua freática, casi inevitablemente conduce a la alteración de la compacidad relativa; por lo tanto, los valores de N determinados bajo estas circunstancias no son confiables. En los depósitos que contienen mucho boleo, los resultados de las pruebas de penetración estándar pueden ser inseguros, debido al pequeño tamaño del muestreador en comparación al de los boleos.
En las arcillas muy sensibles, la prueba de penetración estándar puede conducir a la adquisición de un concepto falso de la consistencia. Además, es una prueba demasiado cruda para que se justifique su uso, ni siquiera para obtener valores numéricos aproximados que representen la resistencia de las arcillas saturadas blandas o muy blandas. La facilidad de penetración del muestreador no sólo depende de la resistencia del suelo, sino también de su compresibilidad. Así, un suelo cohesivo resistente con una elevada proporción de aire, puede tener un valor de N sustancialmente inferior al de un suelo igualmente resistente, pero saturado, en el que los vacíos no puedan sufrir colapso al avanzar el muestreador.
Aunque la prueba de penetración estándar no puede considerarse como método refinado y completamente seguro de investigación, los valores de N dan útiles indicaciones preliminares de la consistencia o de la compacidad relativa de la mayor parte de los depósitos de suelo. La información es en algunos casos inclusive suficiente para el proyecto final. En cualquier caso, proporciona datos para hacer una planificación más racional de las exploraciones adicionales más convenientes para el lugar.
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