Ensayo SPT: qué te dice el número N y qué no

El ensayo de penetración estándar (SPT) es probablemente el ensayo de campo más común en los estudios de suelos del país. Su resultado, el número N, aparece en casi todos los registros de perforación. Entender qué mide te ayuda a leer un informe y a no pedirle a una cifra más de lo que puede decir.

Cómo se ejecuta

El procedimiento está normalizado en ASTM D1586/D1586M. En el fondo de una perforación limpia se coloca un muestreador de tubo partido (split spoon) de 2 pulgadas de diámetro exterior. Un martillo de 63,5 kg (140 lb) cae libremente desde 76 cm (30 pulgadas) sobre la sarta de barras y el muestreador se hinca 45 cm en tres tramos de 15 cm.

Se cuentan los golpes de cada tramo. El primero se considera de asiento; N es la suma de los golpes del segundo y del tercer tramo, es decir, de los últimos 30 cm. Si el muestreador no avanza, se registra el rechazo con los golpes y la penetración alcanzada.

El ensayo entrega, además, una muestra alterada del suelo atravesado. Esa muestra permite describirlo en campo y clasificarlo en laboratorio, pero no sirve para ensayos que requieren la estructura original del suelo.

¿Por qué se habla de N60?

No todos los equipos transmiten la misma energía a las barras: influyen el tipo de martillo, el sistema de izado, el estado de las barras y la técnica del operador. Para poder comparar resultados, el valor se normaliza al 60 % de la energía teórica, y se escribe N60.

La NEC-SE-GC pide aplicar las correcciones por energía aceptadas por la técnica y recomienda el martillo de seguridad (safety hammer). La medición directa de la energía entregada se describe en ASTM D4633. Si tu informe reporta N60, debería indicar cómo se obtuvo la corrección.

Qué te dice el número N

• Compacidad o consistencia relativa. En arenas, un N alto indica un material más denso; en suelos finos de consistencia firme a dura también es un indicador útil.
• Parámetros por correlación. La NEC-SE-GC admite estimar la resistencia mediante correlaciones con el SPT en arenas y en suelos finos de consistencia rígida a muy dura, y estimar parámetros de deformación para asentamientos inmediatos a partir de SPT o CPT.
• Clasificación sísmica del sitio. La NEC-SE-DS usa el N60 medio de los 30 m superiores como uno de los criterios para el tipo de perfil: por ejemplo, entre 15 y 50 golpes corresponde al perfil D y 50 o más, al perfil C. Si se mide la velocidad de onda de corte Vs, prevalece la clasificación por Vs. Lo detallamos en MASW y Vs30.

Lo que el N no te dice

• No es capacidad portante. La capacidad admisible resulta de un análisis de falla y de asentamientos, con factores de seguridad definidos por la norma. Revisa qué significa la cifra de capacidad portante.
• Es poco representativo en arcillas blandas. En suelos finos blandos el número de golpes es bajo y poco sensible. Ahí se necesitan muestras inalteradas, por ejemplo con tubo Shelby, y ensayos de resistencia no drenada en laboratorio.
• Se distorsiona en gravas y bolones. Una partícula grande bajo el muestreador puede elevar el conteo sin que el suelo sea más resistente. El registro debe anotarlo.
• Es puntual. Describe lo que ocurre en un punto y a cierta profundidad. Entre sondeos, la continuidad de las capas es una interpretación; la geofísica puede ayudar a respaldarla.

Frecuencia y profundidad

La NEC-SE-GC exige que, en los sondeos con muestreo, se tomen muestras cada metro a lo largo de toda la perforación. Para obtener el N60 que usa la clasificación sísmica, la NEC-SE-DS indica ensayos a intervalos de 1,5 m hasta el estrato estable, con N60 de al menos 100 confirmado en un mínimo de 4 m. La profundidad total depende de la categoría de la obra y de su cimentación, como explicamos en estudio de suelos para edificaciones y naves.

Cómo leer un registro SPT

Un buen registro de perforación muestra, para cada ensayo, la profundidad, los golpes de los tres tramos, la recuperación de la muestra, la descripción del suelo, el nivel de agua si se encontró y las observaciones de campo (rechazos, pérdidas de agua, cambios de color o de material). Las muestras se clasifican en laboratorio con el sistema SUCS. Si un informe solo trae un N por metro sin descripción, pide la información completa.

En ICC ejecutamos sondeos SPT como parte de campañas de investigación geotécnica, como la de La Merced, en Quito, donde se combinaron con calicatas, geofísica y ensayos de laboratorio.

Fuentes consultadas

• ASTM D1586/D1586M-18e1, Standard Test Method for Standard Penetration Test (SPT) and Split-Barrel Sampling of Soils. Ficha en ASTM.
• ASTM D4633, Standard Test Method for Energy Measurement for Dynamic Penetrometers. Ficha en ASTM.
• NEC-SE-GC (2015), secciones 3.4.1, 3.5.1, 3.8.3 y 6.3.1. PDF del MIT.
• NEC-SE-DS (2015), Tabla 2 y sección 10.5. PDF del MIT.