Ensayos de penetración estática: CPT – CPTu (piezocono)

17.1.     Ensayos de penetración estática (CPT)

Las siglas CPT hacen referencia a la denominación inglesa Cone Penetration Test o Ensayo de Penetración de Cono. En ocasiones se refiere al mismo ensayo con el apelativo de Cono Holandés. A las siglas puede añadírsele el sufijo CPTu para el caso en que durante la ejecución del ensayo se determine, además de la resistencia del terreno, el valor de la presión intersticial en la zona de la punta. A este dispositivo también se le denomina como piezocono.

Estos ensayos consisten en la introducción de una puntaza de geometría cónica mediante un empuje o carga variable, tal que posibilite una velocidad de avance constante en la progresión del dispositivo. Durante la penetración se determina la resistencia al avance de la puntaza, mediante la lectura de un manómetro acoplado al circuito hidráulico que proporciona la carga sobre el varillaje, o de una célula de carga interpuesta entre el dispositivo de empuje y el varillaje de penetración.

Dispositivo clásico de ensayo (bastidor independiente que se ancla al terreno o se acopla a una columna de reacción). GOUDA.

punta gouda

punta de penetración mecánica clásica (GOUDA)

penetrómetro estático punta

Detalle del cono de ensayo CPTu (Environmental Mechanics AB)

penetrómetro estático esquema

Esquema gráfico del cono CPTu (CONETEC) en el que se aprecia la situación de los transductores de medida de la presión intersticial.

Obviamente, para la realización del ensayo se requiere de una reacción de gran entidad, de forma tal que el empuje de la puntaza no levante el dispositivo de ensayo. Esta reacción puede proporcionarse bien por un peso muerto (en el caso que la maquinaria se acople a un vehículo de transporte del peso adecuado), o bien mediante el anclaje de unos soportes en el terreno.

penetrómetro estático anclado

Ensayo de penetración estática con máquina anclada (SOLUCIONES GEOTÉCNICAS SA); en el detalle se muestra la puntaza utilizada (tipo GOUDA clásica).

penetrómetro estático dispositivo de empuje

Equipo de penetración estática, dispositivo de empuje montado sobre el bastidor de un camión que actúa como reacción (IGEOTEST)

penetrómetro estático reacción

Camión de gran tonelaje (IASA 6×6) en el interior del cual se dispone el bastidor de empuje CPT, apto para reacciones de hasta 20 Tn (IGEOTEST)

Existen dos variantes fundamentales del ensayo CPT:

–        Ensayo realizado con puntaza de cono fijo, obteniéndose una medida que engloba la resistencia en punta y el rozamiento lateral del útil de penetración.

–        Ensayo con cono móvil, desplazado a voluntad con respecto a las varillas que lo soportan, mediante el cual se pueden medir separadamente la resistencia en punta.

Una variante de esta segunda metodología permite la medida de la resistencia por fricción lateral de forma independiente, desplazando una pieza especial (manguito Begemann) que también se moviliza de forma independiente al varillaje, tal como describe la siguiente figura.

penetrómetro estático manguito Begemann

Ensayo CPT con punta de cono móvil y manguito de fricción Begemann (modificado de GOUDA).

Adicionalmente puede implementarse un sistema de medida de la presión intersticial del suelo durante la penetración, que proporciona información muy valiosa en la determinación de las tensiones efectivas de corte (ensayo CPTu)

dispositivo piezocono BAC & VENTAYOL

Dispositivo completo de piezocono: unidad de penetración, transductores de señal y equipo de lectura y registro (BAC & VENTAYOL)

Los resultados del ensayo CPT / CPTu proporcionan una medida indirecta, continua o discontinua de los parámetros intrínsecos de resistencia (cohesión, fricción interna) y deformabilidad del terreno (módulo de deformación), determinándose estos descriptores a partir de correlaciones empíricas con una excelente aproximación a la realidad.

penetrómetro estático interpretaciónDiagrafía de interpretación del ensayo CPTu, columnas por orden: resistencia de la punta, resistencia por rozamiento lateral, presión intersticial medida en la punta, relación de fricción, valor equivalente de Nspt, e interpretación estratigráfica en base a la clasificación de Robertson (CFT & Asociados)

El penetrómetro estático con una reacción de entre 2,5 y 10 Tn puede utilizarse en arcillas y limos muy blandos, blandos o medios, arenas finas o medias, sueltas a medianamente compactas. Para arenas medias – densas o arcillas / limos firmes se requieren reacciones de 10 a 20 Tn. En caso de rocas, bolos, gravas, arcillas muy duras y arenas muy compactas este ensayo es poco adecuado, al ser inviable la penetración continua.

Una amplísima bibliografia sobre la interpretación y uso del ensayo de penetración estática, especialmente con medida de la presión intersticial, puede encontrarse en la web del Dr. Robertson, una primera autoridad en la materia, así como en las de las empresas IGEOTEST y BAC&VENTAYOL.

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