Calculadora DPSH / DPL — Correlación con SPT, φ y Dr
El penetrómetro dinámico superpesado DPSH y el ligero DPL son ensayos rápidos y económicos para caracterizar suelos granulares superficiales hasta 20 m de profundidad: se hinca una puntera cónica con masa de 63,5 kg (DPSH) o 10 kg (DPL) y se registra el número de golpes N10 por cada 10 cm de penetración. Como el DPSH no tiene la misma normalización que el SPT, se requiere un factor de correlación α = N_SPT / N_DPSH que depende del tipo de suelo y profundidad. Esta calculadora convierte N10_DPSH a N_SPT equivalente, y desde allí estima ángulo de fricción φ, densidad relativa Dr, capacidad portante admisible y clase de compacidad, útil para prospección preliminar en proyectos habitacionales, caminos secundarios y estudios de factibilidad en terrenos tipo.
¿Qué es y cuándo se aplica?
El DPSH (Dynamic Probing Super Heavy según ISO 22476-2) usa martinete de 63,5 kg con caída libre de 75 cm sobre una puntera cónica de 90°. El DPL (Dynamic Probing Light) es su versión reducida: 10 kg y 50 cm de caída, típico para los primeros 6-8 m. El ensayo entrega la curva N10 vs profundidad, donde N10 es el número de golpes para penetrar 10 cm. Su ventaja principal es la velocidad: un equipo puede realizar 5-8 perfiles por día contra 1-2 del SPT tradicional, con costo 3-4 veces menor. Se aplica en campañas de prospección densa para zonificación geotécnica de urbanizaciones, control de calidad de rellenos compactados, correlación con sondajes SPT para extrapolar resultados entre puntos, y verificación de competencia del suelo bajo radiers y fundaciones superficiales livianas. No reemplaza al SPT para diseño de fundaciones mayores — se usa siempre combinado con al menos un sondaje SPT de calibración in situ.
Fórmulas aplicadas
Conversión DPSH → SPT (calibración local):
N_SPT ≈ α · N10_DPSH
donde α = factor de correlación dependiente del tipo de suelo
Valores típicos de α (Cassan 1988, Cestari 1990, verificados regionalmente):
Arena fina sobre napa α = 0,5-0,8 · Arena media seca α = 0,8-1,0 · Arena gruesa α = 1,0-1,2 · Grava limpia α = 1,2-1,5 · Limo con fines α = 0,6-0,9 · Arcilla dura α = 0,4-0,6
Conversión DPL → SPT:
N_SPT ≈ 0,5 · N10_DPL (regla general para los primeros 6 m)
Ángulo de fricción (Peck, Hanson & Thornburn 1974 desde N_SPT corregido):
φ = 27,1 + 0,30·N1_60 − 0,00054·N1_60² (arenas)
Densidad relativa (Meyerhof 1957):
Dr = √(N1_60 / 60) · 100 %
Resistencia dinámica de punta (Cassan):
qd = (M·g·h / (M + Mp)) · M / (A·e10/10) [kPa]
con M masa martinete, Mp masa elementos inertes, A área puntera, e10 = 100 mm
Ejemplo de cálculo
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Tipo de equipo | DPSH (M = 63,5 kg, h = 0,75 m) |
| Profundidad de interés para fundación | z = 2,0 m (cota zapata corrida) |
| N10_DPSH registrado 1,90 - 2,00 m | N10 = 14 golpes |
| Tipo de suelo identificado (calicata aledaña) | Arena media gris, seca, Gs = 2,67 |
| Factor de correlación α (arena media seca) | α = 0,9 (promedio intervalo 0,8-1,0) |
| Napa freática | NF = 8,5 m (muy bajo la fundación) |
Conversión a N_SPT equivalente: N_SPT = α · N10 = 0,9 × 14 = 12,6 ≈ 13 golpes. Corrección por energía (asumiendo equipo con 60 % rendimiento estándar): N60 = N_SPT × CE = 13 × 1,00 = 13. Corrección por confinamiento CN = (100/σ'v)^0,5 con σ'v = 18·2 = 36 kPa: CN = (100/36)^0,5 = 1,67 (limitado a 1,70). N1_60 = CN·N60 = 1,67 × 13 = 21,7 ≈ 22. Densidad relativa: Dr = √(22/60)·100 = 60,5 % → arena medianamente densa. Ángulo de fricción: φ = 27,1 + 0,30·22 − 0,00054·22² = 27,1 + 6,6 − 0,26 = 33,4°. Clase de compacidad según Terzaghi-Peck: N = 13 → medianamente densa (11-30). Capacidad portante admisible preliminar para zapata B = 1,2 m, Df = 1,5 m en arena con φ = 33,4° y γ = 18 kN/m³: qa ≈ 0,11·N1_60·B·Kd = 0,11·22·1,2·1,1 = 3,2 kg/cm² = 320 kPa. Verificar con al menos un SPT calibración a 2 m para confirmar α asumido.
Resultado: N_SPT equivalente = 13 · N1_60 = 22 · φ = 33,4° · Dr = 60,5 % · qa ≈ 320 kPa · Compacidad: medianamente densa
Interpretación de resultados
El DPSH no entrega muestra, así que la calidad de la interpretación depende totalmente de la calibración α con un sondaje SPT cercano. Sin calibración, los resultados tienen incertidumbre ±40 %. Para proyectos habitacionales rutinarios se acepta α = 1,0 como primera aproximación, pero en suelos bajo napa o con fines plásticos α puede bajar a 0,5 — error grave si se toma α = 1,0 por defecto. La curva N10 vs z también detecta estratos: un aumento brusco marca cambio a material más denso; una caída localizada detecta bolsones orgánicos o rellenos sueltos. Para fundaciones importantes (edificios >3 pisos, estructuras industriales), el DPSH se usa para densificar la prospección entre sondajes SPT, no para reemplazarlos. En suelos con bolones mayores a 10 cm el DPSH se atasca y entrega falso rechazo (N10 > 50) — necesario perforación rotatoria.
Normativas de referencia
- NCh 3364.Of2015 — Ensayo penetración dinámica ligero DPL y superpesado DPSH
- ISO 22476-2:2005 — Geotechnical investigation and testing. Dynamic probing
- NCh 3171.Of2017 — Fundaciones, alcances sobre ensayos penetrómetro dinámico
- ASTM D6951 — Standard test method for use of the dynamic cone penetrometer
- Cassan, M. (1988). Les essais in situ en mécanique des sols, Eyrolles
- Cestari, F. (1990). Prove geotecniche in sito, GEO-graph
- Manual de Carreteras MOP Vol. N°5 — penetrómetros dinámicos para subrasante
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre DPSH y SPT?
El SPT usa un tubo partido (sampler) de 51 mm que recupera muestra alterada y registra N en 30 cm (golpes 15+15+15, se cuentan los últimos 2 tramos). El DPSH usa una puntera cónica ciega sin muestra y registra N10 por cada 10 cm. El DPSH es más rápido y económico pero no entrega muestra para clasificar; debe apoyarse en calicatas o sondajes cercanos.
¿Por qué no se usa DPSH para diseñar fundaciones importantes?
Porque la correlación α con SPT tiene dispersión 30-40 % aún en suelos bien clasificados, y porque no se conoce el perfil estratigráfico con certeza. Se recomienda DPSH para prospección densa y extrapolación entre SPT; cualquier decisión estructural debe anclarse a al menos 1 SPT por cada 3-5 DPSH de la campaña y calicatas visuales a la profundidad crítica.
¿Qué es rechazo en DPSH?
Se considera rechazo cuando N10 > 50 golpes o cuando la penetración por golpe es menor a 2 mm sostenida en 2 tramos consecutivos. Puede indicar: suelo muy denso competente (buena noticia), bolón aislado (mala — falso rechazo), o roca/capa cementada. Verificar siempre con sondaje rotativo si el rechazo ocurre antes de la profundidad de fundación proyectada.
¿Funciona DPSH en suelos saturados?
Sí, pero con reducción α de 0,5 a 0,7 en arenas finas saturadas por el desarrollo de exceso de presión de poros durante la hinca (comportamiento no drenado parcial). En arcillas saturadas el DPSH pierde sensibilidad y no debe usarse — el veleta de campo o el CPTu son más apropiados. En zonas centrales es frecuente que la napa aparezca a 2-4 m; usar α reducido en el tramo bajo napa.