Análisis de ensayos de penetración dinámica a través de su rendimiento energético

Resumen

Los ensayos de penetración son las pruebas de campo más usuales para caracterizar geotécnicamente un terreno, lo cual se hace mediante correlaciones con los resultados obtenidos. Las correlaciones que existen, relacionadas con el ensayo de penetración estándar SPT, son múltiples y, aún teniendo muchas limitaciones, son correlaciones comúnmente aceptadas y consideradas como válidas. Sin embargo, en el caso de los penetrómetros de registro continuo, el principal problema es que existen numerosos tipos de ensayos, cada uno con sus características particulares. Intentar correlacionar los resultados de unos con los de otros es una labor necesaria pero muy complicada. Las fórmulas que actualmente existen son sólo aproximadas. Buscar la mejora en las expresiones que relacionan dichos resultados constituye el objetivo principal de este trabajo de investigación. La penetración está íntimamente relacionada con la energía nominal, que es la energía potencial de la maza que, con una determinada masa, es elevada hasta una altura de caída sobre el yunque, transmitiéndose a la punta para que ésta penetre en el terrerno. Se requiere conocer en profundidad el mecanismo de transmisión de esa energía y su propagación hasta el cono inferior para comprender el comportamiento y los resultados de estos ensayos. La energía de la que depende la penetración no es estrictamente la energía nominal, sino que es la roción de la energía potencial total de la maza que, efectivamente, se transmite a las barras (ENTHRU) y más en concreto la que llega al cono (ENTHRUcono). La ENTHRU se calcula mediante medidas de sensores de aceleración y galgas extensométricas, que instrumentan la parte superior del varillaje. En el cálculo de la ENTHRUcono se plantean correcciones por pérdida de energía en su transmisión a través del varillaje y por rozamiento lateral de las barras con el terreno circundante. También se hace una corrección por el trabajo adicional que genera el peso del varillaje al penetrar en el terreno. La hipótesis principal de esta tesis plantea la necesidad de que la ENTHRUcono supere un cierto valor umbral de energía para que se produzca penetración. Para comprobar dicha hipótesis se realizó una campña de ensayos en un terreno muy homogéneo formado por un estrato de arenas silíceas uniformes de gran potencia. Tras el procesado de las medidas de las pruebas de campo, se confirmó la existenciia de la corrrelación entre penetración y ENTHRUcono, así como la existencia del umbral de energía. De este modo se plantean finalmente dos fórmulas, una más precisa y otra sólo aproximada, para correlacionar los resultados de dos ensayos de penetración dinámina diferentes entre sí, a través de la ENTHRUcono, o la ENTHRU, el umbral de energía, las áreas transversales de los conos y las penetraciones totales de los dos ensayos de penetración cuyos resultados se quieren relacionar entre sí.