La pirámide de diseño es una construcción gráfica que muestra el orden jerárquico entre los tres diferentes criterios para diseñar un suelo compactado, a saber: el criterio de adecuación, ubicado en la base, el criterio del desempeño de campo, en el nivel inmediatamente superior y, finalmente, el criterio de la curva de diseño, ubicado en el tope de la pírámide.
De estos tres criterios, el método que usa curvas de diseño es el menos riesgoso debido a la reducida incertidumbre que produce conocer el comportamiento del suelo bajo las condiciones de hidratación y sobrecarga del proyecto. Pero también, y lo explicaremos en este artículo, es allí, en el cénit de pirámide de diseño, donde está potencialmente el ahorro de tiempo y dinero en la construción.
Antes de abordar esta solución se precisa saber que la curva de diseño es un gráfico cartesiano que relaciona el grado de compactación (es decir, la densidad seca del suelo dividida por la densidad máxima seca del ensayo Proctor, expresado en porcentaje) con la resistencia del suelo, para condición de hidratación (expresada por el grado de saturación, o por el valor de succión) y sobrecarga (o presión de confinamiento) constantes.
Una curva de diseño se puede obtener directamente como resultado de un ensayo triaxial a succión controlada (Nivel 3a de la pirámide de diseño). O bien, de forma indirecta con el software SoilDesigner de RAMCODES a partir de resultados de ensayos CBR o de triaxial con succión no controlada.
Diseñar un suelo significa establecer el grado mínimo de compactación necesario para que este material exhiba la resistencia requerida, bajo las particulares condiciones de hidratación y sobrecarga del proyecto. Tanto en estructuras de pavimento para carreteras, como en rellenos estructurales para fundación de edificaciones, es un especialista quien establece las condiciones de hidratación y sobrecarga; aunque es una realidad que con mucha frecuencia tales condiciones no aparecen en las especificaciones constructivas.
La gran mayoría, por no exagerar y decir que todas, las especificaciones constructivas para rellenos estructurales establecen el grado de compactación mínimo del suelo como el 95%. El criterio basado en la curva de diseño explica que no necesariamente este grado de compactación es el óptimo o el más seguro para compactar.
Por ejemplo, un material de suelo podría ser de una calidad tal que necesitara densificarse más allá de 95% del Proctor para alcanzar la resistencia requerida. En tal caso, especificar la compactación con al tradición del 95% podría llevar a la falla al relleno.
Por el contrario, un material de suelo podría ser de una calidad tan alta que solo requeriría densificarse a densidades de 90 o 92% del Proctor para alcanzar la resistencia de diseño. En un caso así, especificar la compactación al 95% del Proctor equivaldría a malgastar el tiempo y el dinero, tal como se demuestra en la siguiente tabla obtenida del análisis de resultados de un terraplén de prueba.
Según esta tabla, y en las condiciones particulares del terraplén de prueba estudiado, bajar de 95% del Proctor al 92.5% representa un ahorro del 17% en tiempo-máquina, mientras que bajar al 90% representa hasta un 34% de ahorro. Esta cantidad de ahorro significó para el proyecto estudiado entre 450 mil y más de 800 mil dólares americanos en ahorro.
Queda demostrado entonces que diseñar en el tercer nivel de la pirámide de diseño no solo aumenta la seguridad estructural del relleno, sino que podría transformarse en un muy significativo ahorro de recursos.
Espero que les sea de provecho y espero sus comentarios.
Hasta la próxima.
Freddy J. Sánchez-Leal
RAMCODES CEO
@ramcodesCEO
Excelente aporte!! Nunca imagine que un % de compactacion por debajo de 95 cumpliría los requerimientos y por ende llevaría a disminución de costos.
ResponderEliminar