Resumen de Análisis comparativo de estimación de energía para el cálculo de eficiencia en ensayos de penetración estándar SPT
María Alejandra Ruiz González, Mario Alexander Castañeda López
El empleo del ensayo de penetración estándar, SPT, para la exploración de suelos es ampliamente extendido a nivel internacional, dado que permite determinar las propiedades y el comportamiento del suelo de forma simple y económica. A partir de este, se obtiene el índice de resistencia a la penetración (N) y muestras alteradas para su caracterización, permitiendo así la estimación de parámetros de resistencia del suelo, así como de capacidad de carga. El índice de resistencia a la penetración es función de la energía entregada al muestreador a partir de un trabajo generado por el golpe del martillo, cuyo peso y altura de caída son estandarizados. De acuerdo con la normalización del ensayo y las características generales del equipo, se ha definido internacionalmente una eficiencia del 60% como valor de referencia para generar corrección por energía al número de golpes en campo (Nf). Los estimativos de eficiencia para el equipo son generalizados y varían según la práctica local, que a su vez depende en mayor medida de las características en la configuración del equipo; estos valores se encuentran en un rango del 45% al 72% de eficiencia esperada. Dada la importancia del cálculo de la energía entregada y la eficiencia real del equipo, autores brasileros han investigado la metodología Energía-Fuerza-Velocidad EFV, que racionaliza los datos de energía potencial a través del trabajo generado por el sistema de caída y la propagación de las ondas mecánicas en un intervalo de tiempo definido, teniendo en cuenta las fuerzas no conservativas que actúan en el sistema. El presente trabajo realiza un análisis comparativo con el fin de implementar esta metodología, y así poder determinar la energía y la eficiencia del sistema en un estudio de caso en Colombia. Se hace un análisis paramétrico para la cuantificación de la energía entregada, respecto a la configuración del equipo, la variabilidad del peso del martillo y la longitud del varillaje debido a la variabilidad que usualmente estos equipos presentan en el país. La obtención de una comparación directa entre los valores de referencia que se estipulan por la práctica colombiana (Eficiencia del 45%) y los valores de energía entregada al muestreador estimada por la metodología EFV. Dentro de los resultados obtenidos, se tiene que los suelos con mayores grados de compacidad presentan mayores pérdidas (menor eficiencia) en la operación, así como varillas más largas y pesos de martillos por debajo de la norma. Asimismo, se tiene que la práctica convencional de adoptar el 45 % subestima los valores de eficiencia, pudiendo llevar a sobredimensionamiento de cimentaciones superficiales, al subestimar la resistencia a la penetración real del suelo.
