domingo, 29 de septiembre de 2013

Resortes y suelos compactados, la analogía definitiva




Recientemente me preguntó un colega: ¿Cómo previene su método RAMCODES, que promueve la compactación por debajo del 95% del Proctor, la consolidación y/o deformación del suelo compactado ?

Esta pregunta me dio la oportunidad de escribir sobre este tema que es muy importante, y además aclarar alguna confusión que podría traer problemas de interpretación.



Si me lees desde hace algún tiempo te habrás dado cuenta de que le hago la guerra al criterio del 95% del Proctor como especificación constructiva por considerar que, por un lado, en un suelo muy bueno, podría resultar en una pérdida de tiempo y dinero, y por otro, en un suelo con deficiencias, podría resultar en una falla de la estructura donde participa el suelo que se diseña.

Lo primero que tengo que aclarar es que RAMCODES, como método de diseño de suelos compactados, no promueve la compactación por debajo del 95% del Proctor, sino que el establecimiento del grado mínimo de compactación provenga de un análisis ingenieril y no de una tradición cabalística o un mito. El grado mínimo de compactación podría ser cualquiera (por abajo o por encima de 95), con tal de que la resistencia de suelo resultante fuera superior que la requerida por el proyecto.

Luego, la pregunta en sí misma contiene una confusión sobre los fenómenos de consolidación y compresibilidad. La consolidación es un fenómeno físico de deformación del suelo bajo carga, que se caracteriza por la liberación progresiva de la presión del agua de poros; por definición, es un proceso diferido, es decir, requiere tiempo. La compresibilidad es un fenómeno físico de deformación bajo carga que ocurre, por el contrario, inmediatamente. Si tuviéramos que modelarlas, la consolidación requeriría un pistón, mientras que la compresibilidad un resorte. La consolidación es exclusivamente de suelos finos plásticos, y la compresibilidad es común en todos los tipos de suelos.

En el diseño de suelos compactados para el uso como rellenos estructurales, RAMCODES se enfoca en materiales como los de la norma venezolana COVENIN, en sus tipos 11-1 (mezclas de suelo y agregado), 11-2 (granzón natural), y 11-3 (granzón mezclado). En todos estos tipos la fracción fina (Pasa No. 200) es inferior a 25%, el límite líquido no es superior a 35%, y el índice de plasticidad tiene como tope 9%. De modo que RAMCODES diseña suelos gruesos susceptibles a la hidratación, y en estos no ocurre el fenómeno de consolidación sino de compresibilidad.





Los suelos objeto de RAMCODES pueden ser modelados más bien como un resorte cuya carrera inicial (o elongación inicial) es el grado de compactación (o el contenido de vacíos) y el calibre (o coeficiente de elongación, k) es el módulo elástico (o cualquier otro parámetro de compresibilidad). El suelo compactado es un resorte muy particular en el cual su calibre es una función de su elongación inicial (y también de otros factores, pero para simplificar quedémonos con este nada más). Cada suelo tiene una relación especial y única entre su elongación inicial y su calibre que requiere ser estudiada (a esta relación la llamamos en RAMCODES “curva de diseño”).

Como cualquier otro diseñador, un proyectista selecciona un resorte según el calibre que requiera el proyecto de su estructura; para evitar las fallas, siempre utilizará un resorte con calibre superior al calibre requerido. Sería totalmente inadecuado, y hasta inaudito, seleccionar un resorte con base en la elongación inicial, y todavía sabiendo que cada resorte tiene una relación particular entre la elongación inicial y su calibre. Entonces, el criterio tradicional de compactación de un suelo es como un proyectista que seleccionó un resorte fijando su elongación inicial y no su calibre, como si todos los suelos del mundo presentaran su resistencia máxima a una elongación inicial “estándar” de 95% del Proctor ¿Te hace clic esta analogía?

Volviendo al suelo compactado, el diseño correcto consiste en seleccionar el grado mínimo de compactación (elongación inicial) que produce una compresibilidad (calibre) mayor que el requerimiento del proyecto.

Saludos para todos y hasta la próxima publicación.



Freddy J. Sánchez-Leal
@saintloyal  @ramcodes



8 comentarios:

  1. Ingeniero Freddy, tenga un saludo cordial de mi parte, soy un estudiante del ultimo semestre de Ingenieria Civil, estudio en la ciudad de Huancayo en Peru, hace varios meses que vengo siguiendo sus publicaciones y estoy muy interesado, quiero contarle que a raiz de lo que estudiaba Ramcodes pues , me propuce hacer un experimento factorial con material de una cantera que actualmente esta abasteciendo a las obras de pavimentacion ( exactamente para subbase), he logrado obtener el mapa de resistencia manualmente (sin software alguno), sin embargo tengo deficiencias en continuar; por una parte por la limitacion de equipo de laboratorio (quiero decir en la certeza de los resultados) y por otra es pues el software, ademas de obtener los la curva de diseño y demas diagramas y resultados.
    a lo que quiero llegar es pues, contar con sus recomendaciones y aclaraciones en cuanto al desarrollo de la metodologia, ya que me gustaria emprender en el estudio y desarrollo de mi tesis.
    posteriormente si no molestia le estare escribiendo.

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    1. Estimado Luis. Estoy muy agradecido por tu comentario. Te animo a que continúes ese trabajo. Estoy a tu orden para colaborarte de forma desinteresada. Por favor escríbeme a ramcodes@gmail.com cuando necesites mi ayuda. Saludos.

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  2. Saludos Ingeniero Freddy, llevo ya tiempo leyendo sus publicaciones sobre compactación de suelos y la metodología RAMCODES, es así como decidí estudiar sobre mecánica de suelos no saturados para comprender mejor su enfoque y comencé a tener ciertas interrogantes, una de ellas relacionada con la pregunta de su colega, que explica en este artículo, y es la siguiente:
    ¿De qué manera puedo saber o determinar si al disminuir el grado de compactación no estaría propiciando la creación de un suelo colapsable? Refiriendome a colapsable al fenómeno de deformación irrecuperable por reacomodo brusco de las partículas de un suelo al estar sometico a cierto grado de saturación y/o carga.
    Esta duda me surgió al querer determinar el grado de compactación de un suelo para sub base que requiere un CBR de 40% con un material A1 que en laboratorio alcanza resistencias de 80% de CBR. No estaría propiciando un suelo con gran relación de vacíos? Colapsará este al estar expuesto a saturación o al paso de un vehículo pesado?
    Espero pueda ayudarme con mi inquietud.

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  3. saludos Ing. Freddy, le estaba haciendo unas consultas al gmail. le agradezco su tiempo.

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  4. Estimado Ingeniero, leyendo varios de sus articulos, creo que usted golpea en algo fundamental que sucede en la mecanica de suelos, el de aceptar conceptos como dogmas religiosos. Como experiencia en obra he visto como el gasto en maquinaria para elevar el % de compactacion de 93 a 95% en suelos granulares, me ha correspondido a un aumento de 40 - 50 % de uso de maquinaria. Estare atento a sus publicaciones, ya que me encuentro realizando una Maestria en Ingenieria Geotecnica.

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  5. Buen dia Ing. Sanches tengo una consulta respecto al metodo que se debe de emplear para obtener el Peso Seco Maximo de un suelo que tiene un retenido en la malla de 3/4" mayor al 30%, ademas si aplica el metodo de calculo de densideades tradicional, espero respuesta.

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  6. Hola ingeniero aprovecho por este medio una consulta, en caso de usar un relleno de densidad controlada (RCD) por ejemplo de 60 cm, debajo se encuentra un estrato correspondiente a arcillas blanda, la pregunta seria como se analizaria en forma manual para ver su capacidad de carga ver como afecta las presiones en el estrado de arcilla y que grado de compactación requiere este estrato. Tambien si ese modelo se puede cargar en RAMCODES. Saludos desde Argentina

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