La prueba de penetración de cono (CPT), conocida originalmente como la prueba de penetración con cono holandés, es un método versátil de sondeo usado para determinar los materiales en un perfil de suelo y estimar sus propiedades ingenieriles. También es llamada prueba de penetración estática y no son necesarios los barrenos para llevarla a cabo. En la versión original, un cono a 60° con área en su base de 10 cm2 era empujado en el terreno a una tasa constante de aproximadamente 20 mm/s y se medía la resistencia a la penetración (llamada la resistencia de punta).
FIGURA 2.27 Perfiles OCR medidos en seis sitios en pruebas con odómetro (puntos individuales) y perfiles estimados de datos de prueba con veleta en campo (líneas punteadas) (según Mayne y Mitchell, 1988)
Los actuales penetrómetros de cono miden (a) la resistencia de cono (qj a la pen& tración desarrollada por el cono, que es igual a la fuerza vertical aplicada al cono dividida entre su área horizontal proyectada y (b) la resistencia por fricción (t), que es la resistencia medida por un manguito situado arriba del cono con el suelo local rodeándolo. La resistencia por fricción es igual a la fuerza vertical aplicada al manguito dividida entre su área superficial, en realidad la suma de la fricción y la adhesión.
Generalmente, dos tipos de penetrómetros se usan para medir qc, y fc:
a. Penetrómetro de cono de fricción mecánica (figura 2.28). En este caso, la punta del instrumento está conectada a un conjunto de barras internas. La punta es primero empujada aproximadamente 40 mm, dando la resistencia de cono. Con un empuje adicional, la punta acciona la fricción del manguito. Conforme la barra interior avanza, la fuerza en la barra es igual a la suma de la fuerza vertical sobre el cono y el manguito. Restando la fuerza sobre el cono se obtiene la resistencia latera].
b. Penetrómetro de cono de fricción eléctrico (figura 2.29). En este instrumento la punta está unida a un grupo de barras de acero. La punta se empuja en el terreno a razón de 20 mm/s. Los alambres de los transductores se pasan por el centro de las varillas y dan en forma continua las resistencias de cono y lateral.
FiGURA 2.28 Penetrómetro de cono de fricción mecánico (según la ASTM, 1992)
La figura 2.30 muestra los resultados de pruebas de penetrómetros en un perfil de suelo con medición de la fricción por medio de un penetrómetro de cono de fricción mecánico y otro eléctrico.
Varias correlaciones útiles para estimar las propiedades de suelos encontradas durante un programa de exploración han sido desarrolladas para la resistencia de punta (qe) y la razón de fricción (Fr) obtenidas en las pruebas de penetración de cono. La razón de fricción, Fr, se define como
FIGURA 2.29 Penetrómetro de cibi de fricción eléctrico.
FIGURA 2.30 Pruebas con Penetrómetro con mediciones de la fricción.
FIGURA 2.31 Relación entre Cr y qc
FIGURA 2.32 Variación de qc, σ’v y Cr para arena de cuarzo normalmente consolidada
FIGURA 2.33 Variación de qc, σ’v y Ø para arena de cuarzo normalmente consolidada
FIGURA 2.34 correlacion entre qcr Fn y el tipo de suelo según Robertson y Campanella.
FIGURA 2.35 Rango general de la variación de qc/NF para varios tipos de suelo.
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