Razón de fricción CPT (Rf): qué indica sobre el suelo
La razón de fricción Rf es la relación entre la fricción lateral local fs y la resistencia por punta qc, expresada en porcentaje. Después de qc, es el parámetro más importante para deducir el tipo de suelo a partir de un ensayo de penetración estática (CPT). Una razón de fricción baja indica, a grandes rasgos, capas arenosas; una alta, capas arcillosas u orgánicas. En este artículo verá cómo se obtiene la razón de fricción de un CPT, cómo interpretarla y dónde encontrarla en un archivo GEF.
Razón de fricción CPT: cómo se determina Rf
Durante un ensayo de penetración estática (CPT), el cono mide dos magnitudes: la resistencia por punta qc en la punta y la fricción lateral local fs a lo largo del manguito de fricción, situado justo encima del cono. De ambas se obtiene la razón de fricción:
Rf = fs / qc × 100%
Como ambos valores están en MPa, la unidad se cancela y queda un porcentaje. La razón de fricción no es, por tanto, una medición independiente, sino una magnitud derivada. En el gráfico de un CPT suele aparecer como tercera curva junto a qc y fs, en función de la longitud de penetración o de la profundidad respecto al NAP (Normaal Amsterdams Peil, el nivel de referencia altimétrico de los Países Bajos). Si desea repasar antes los conceptos básicos, lea qué es un ensayo de penetración estática.
¿Qué indican los valores altos y bajos de Rf?
En arena, la fricción en el manguito es pequeña en comparación con la elevada resistencia por punta, de modo que Rf es baja. En arcilla, qc es baja mientras que el manguito soporta relativamente mucha fricción, por lo que Rf es más alta. En turba, qc es muy baja y Rf suele ser la más alta. El patrón general es el siguiente:
| Tipo de suelo | qc | Rf |
|---|---|---|
| Arena | Alta | Baja |
| Arcilla | Baja a moderada | Más alta |
| Turba | Muy baja | Alta |
Se trata de una indicación. Una arena limosa o una arcilla arenosa se sitúa entre estos extremos, y una misma Rf puede corresponder a distintos tipos de suelo. Por ello, un CPT no sustituye a una perforación con descripción de muestras.
Rf y qc conjuntamente: la clasificación de Robertson
La razón de fricción solo resulta realmente útil en combinación con qc. La clasificación de Robertson representa ambas en un diagrama y asigna los puntos de medida a zonas de comportamiento del suelo. Cómo funciona se explica en identificar tipos de suelo con la clasificación de Robertson. Para una indicación según Robertson necesita, además de qc, también Rf (o fs para calcular Rf). Si falta la fricción en un archivo, solo queda una indicación basada únicamente en qc.
¿A qué hay que prestar atención al interpretar Rf?
- qc baja, Rf errática. Se divide por qc. Con una resistencia por punta muy baja, una pequeña imprecisión en la medición de fs ya provoca grandes picos en Rf.
- Capas delgadas. El manguito de fricción se encuentra por encima de la punta del cono, así que fs corresponde a un intervalo de profundidad algo distinto al de qc. En capas delgadas de arena o arcilla, Rf es por ello menos fiable.
- Transiciones. En el límite entre dos capas, Rf puede mostrar un valor que no se da en ninguna de ellas.
- Datos ausentes o truncados. Compruebe que fs se ha registrado a lo largo de toda la longitud de penetración y que no faltan valores en la columna.
Utilice por ello Rf como tendencia a lo largo de varios puntos de medida, no como un valor aislado a una profundidad concreta.
Dónde encontrar la razón de fricción en un archivo GEF
En un archivo GEF, las columnas medidas se describen en las líneas #COLUMNINFO. Allí se ve qué columna corresponde a la longitud de penetración, la resistencia por punta, la fricción lateral local o la razón de fricción, y en qué unidad. No todos los archivos contienen todas las columnas: algunos solo tienen qc y fs, otros también Rf y la presión intersticial u2. La estructura de esas cabeceras se explica en el archivo GEF explicado.
En CPT Converter puede abrir un archivo GEF directamente en el navegador y ver el gráfico con un perfil de suelo indicativo (Robertson, o solo a partir de qc). Es útil para comprobar rápidamente que las columnas son las que usted espera. Si desea los valores en una hoja de cálculo, abrir GEF y convertirlo a Excel, CSV o AGS4 describe las posibilidades.
Razón de fricción en CPT antiguos en papel
En un CPT en papel, qc, fs y Rf aparecen como curvas independientes, una junto a otra. Si digitaliza un ensayo así, compruebe después qué columnas contiene el archivo resultante y si coinciden con el original. Cómo pasar del escaneo al archivo se explica en digitalizar un CPT antiguo a GEF. Para saber si un CPT antiguo es utilizable en una reforma, lea reutilizar CPT antiguos.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la razón de fricción en un CPT?
La razón de fricción Rf es la fricción lateral local fs dividida por la resistencia por punta qc, multiplicada por 100%. Ofrece una indicación del tipo de suelo.
¿Una razón de fricción alta siempre significa arcilla?
No. Una Rf alta indica suelo arcilloso u orgánico, pero también la imprecisión de medida con qc baja y las transiciones entre capas pueden dar valores altos. Evalúe siempre Rf junto con qc y su evolución con la profundidad.
¿Necesito Rf para el cálculo de pilotes?
El cálculo de pilotes se basa sobre todo en qc, como se describe en resistencia por punta qc y cálculo de pilotes. Rf sirve sobre todo para identificar las capas del suelo y respaldar el perfil.
¿Puedo calcular Rf yo mismo si falta en mi GEF?
Si fs y qc figuran en el archivo en la misma unidad, puede calcular Rf con la fórmula anterior. Si lo desea, exporte el archivo a Excel o CSV y calcule allí la columna.