Correlaciones geotécnicas (2) y ensayos “in situ”: el SPT y la densidad relativa

8: Correlaciones de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos “in situ”

8.2.      Correlaciones a partir del ensayo de penetración estándar SPT.

8.2.1. Introducción.

En la sección de este blog dedicada a los ensayos «in situ» se describirá con detalle la naturaleza y procedimiento de ejecución del ensayo de penetración estándar, comúnmente denominado SPT (por sus siglas inglesas «standart penetration test»). En la siguiente figura se representan de forma esquemática las relaciones que se pueden establecer entre los valores obtenidos en los ensayos de penetración estándar (SPT) y los parámetros geotécnicos característicos del terreno, entre ellos la densidad relativa Dr, ángulo de rozamiento interno, módulo de deformación…:

correlaciones a partir de Nspt

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Correlaciones geotécnicas (1) y ensayos «in situ»

8: Correlaciones geotécnicas de los parámetros del suelo a partir de los resultados de ensayos «in situ»

8.1.      Introducción: sobre el ámbito de validez de las correlaciones

Si existe un capítulo prácticamente inacabable en el acervo de la ingeniería del terreno, tal vez sea éste el dedicado a las correlaciones geotécnicas.

La tradicional dificultad (no siempre justificada) que se asocia a la tarea de obtener muestras representativas e inalteradas del terreno, de calidad suficiente como para reproducir adecuadamente en un laboratorio el comportamiento del suelo, ha impulsado el desarrollo de una amplia y variada metodología de ensayos «in situ», el resultado de los cuales se ha pretendido correlacionar – desde los albores de la mecánica del suelo – con los parámetros que permiten predecir la respuesta del terreno frente a las acciones que lo soliciten.

correlaciones geotécnicas

Ejemplo de la multiplicidad de correlaciones geotécnicas entre Nspt y un solo parámetro (módulo de deformación) y tan solo para suelos granulares. Fuente: Jesús González Galindo, blog https://jesusgonzalezgalindo.wordpress.com/

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Suelos metaestables (3): determinación del potencial de colapso en suelos colapsables

7: Suelos metaestables: suelos expansivos y colapsables

7.4. Ensayos de laboratorio sobre suelos metaestables

7.4.2. Evaluación del riesgo de colpaso en suelos

El medio habitual para valorar la colapsabilidad de un suelo consiste en la preparación de una probeta del material en una célula edométrica, precargándola hasta una tensión vertical que, usualmente, es de 200 kPa (un orden magnitud semejante al que acostumbra a transmitir una cimentación convencional), o bien hasta la tensión de servicio que se prevea para la base de la cimentación, y procediendo posteriormente a la inundación de la célula, midiendo el asiento que dicha inundación provoca. Sigue leyendo

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Suelos metaestables (2): ensayos de laboratorio sobre suelos expansivos

7: Suelos metaestables: suelos expansivos y colapsables

7.4. Ensayos de laboratorio sobre suelos metaestables

La valoración del grado de peligrosidad de un suelo metaestable y de los efectos que el mismo puede causar sobre una construcción requiere, si se pretende un acercamiento riguroso a las variables más significativas que influyen en el caso, de la realización de ensayos que permitan la simulación en condiciones controladas de los procesos que se dan en la realidad, y especialmente de aquellos relacionados con las variaciones de la humedad del terreno.

Solo para el caso de suelos granulares colapsables, y especialmente suelos licuables, la realización de ensayos «in situ» puede aportar información suficiente y adecuada para sancionar la peligrosidad del terreno, y cuantificar sus propiedades a efecto de valorar los parámetros de diseño del edificio. En este sentido cabe mencionar la realización de ensayos de penetración estática (CPTu) o en su defecto y en términos más cualitativos, la de ensayos de penetración estándar (SPT), en base a los cuales existen clasificaciones empíricas que relacionan sus resultados con el potencial de licuación del terreno. Sigue leyendo

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Suelos metaestables: suelos expansivos y colapsables (1)

7: Suelos metaestables: suelos expansivos y colapsables

7.1. Introducción

Se denominan con el apelativo de metaestables a los suelos que son susceptibles de manifestar una variación en su estado de tensiones o en su estructura (provocando una deformación) sin que para ello sea necesaria la aplicación de una fuerza externa. Las condiciones de contorno que varían, en tal caso, se asocian a la humedad del terreno, bien por pérdida o por incremento de la misma.

7.2. Suelos expansivos

Se considera expansivo un suelo que manifiesta, ante una modificación de su estado (de tensiones, de humedad, o ambos conjuntamente), un incremento de volumen (caso de que el estado de tensiones así lo permita) como consecuencia de la generación de una tensión vertical en el seno de su estructura interna (tensión llamada de hinchamiento.) Sigue leyendo

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Características químicas de los suelos y las aguas en el terreno. Agresividad.

6: Descriptores geotécnicos: características químicas

6.1.      Introducción

Como ya ha sido comentado en capítulos anteriores, un suelo es un agregado de partículas procedentes de la alteración de las rocas que conforman la zona externa de la corteza terrestre, y en su caso, de su transporte y sedimentación más allá de la zona en la que dichas rocas se haya degradado.

A la escala temporal que concierne a las obras de ingeniería y arquitectura, las rocas presentan en términos generales una estabilidad química notable, y salvo algunas excepciones, puede afirmarse que sus compuestos minerales difícilmente interaccionan con los materiales que forman dichas obras, por lo que es adecuado estimar de igual forma que se trata de un elemento inerte.

En el caso de los suelos puede no ocurrir otro tanto. Algunas de las fases minerales que forman parte de los suelos no manifiestan reactividad química (el silicio, el carbonato cálcico o magnésico, las trazas de elementos metálicos), sin embargo otras son susceptibles de reaccionar tanto con los agentes externos (agua, aire) como con los materiales que forman parte de la construcción en contacto con el terreno (cemento, polímeros o materiales cerámicos por ejemplo.) Sigue leyendo

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Permeabilidad de los suelos: concepto y determinación («in situ» y en laboratorio)

5: Permeabilidad de los suelos.

5.1. Concepto de permeabilidad.

Definimos permeabilidad como la capacidad de un cuerpo (en términos particulares, un suelo) para permitir en su seno el paso de un fluido (en términos particulares, el agua) sin que dicho tránsito altere la estructura interna del cuerpo. Dicha propiedad se determina objetivamente mediante la imposición de un gradiente hidráulico en una sección del cuerpo, y a lo largo de una trayectoria determinada.

El concepto permeabilidad puede recibir también las acepciones de conductividad o transmisividad hidráulica, dependiendo del contexto en el cual sea empleado.

La permeabilidad se cuantifica en base al coeficiente de permeabilidad, definido como la velocidad de traslación del agua en el seno del terreno y para un gradiente unitario. El coeficiente de permeabilidad puede ser expresado según la siguiente función: Sigue leyendo

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Deformación y asientos de los suelos (4): determinación de los parámetros deformacionales del suelo

4: Deformación y asientos en los suelos

4.4. Determinación de los parámetros deformacionales del suelo

4.4.1. Medios de obtención de los parámetros deformacionales del suelo

Al igual que se ha reseñado en el capítulo dedicado a la obtención de los parámetros característicos del terreno en relación a su resistencia al corte, para la obtención de los descriptores deformacionales del suelo se consideran dos grupos de procedimientos:

– Ensayos de laboratorio, consistentes en la reproducción de las condiciones de servicio del suelo en situación controlada y a pequeña escala (midiendo la respuesta directa del mismo ante una determinada solicitación) y de la cual se establece la relación directa entre tensiones y deformaciones.

– Ensayos «in situ», consistentes en la evaluación cualitativa del parámetro en cuestión a partir de un ensayo que representa una analogía con el comportamiento del terreno previsto en la situación de servicio.

En el tema 5 se presentará una exposición detallada de las técnicas y métodos de ensayo «in situ», mientras que en el capítulo 8 del presente tema se desarrollan de forma conveniente las cuestiones referidas a la correlación entre dichos ensayos y los descriptores del terreno. En el presente capítulo se abordan, pues, los ensayos de laboratorio que es posible realizar sobre muestras de calidad geotécnica adecuada.

Dado que no es factible la obtención de muestras presuntamente inalteradas de suelos de tipo granular (exentos de cohesión) mediante medios convencionales, los ensayos de laboratorio que se detallan a continuación hacen referencia exclusivamente a suelos coherentes. Sigue leyendo

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Deformación y asientos de los suelos (3): compresibilidad y consolidación

4: Deformación y asientos en los suelos

4.3. Compresibilidad y consolidación

Una vez finalizada la construcción, y por tanto, finalizados los incrementos de carga y los consecuentes asientos instantáneos, puede verificarse un ulterior progreso de las deformaciones del terreno.

Este proceso se relaciona con el drenaje del agua del terreno. Dicho drenaje es producto del incremento de la presión intersticial provocado por la carga aplicada (recordemos el capítulo 3.2 sobre la ley de las presiones efectivas.) La disipación de estas presiones intersticiales puede requerir de un plazo que variará de unos meses a unos años en suelos de permeabilidad baja (limos y arcillas), hasta que finalizado el mismo la totalidad de la carga sea asumida por el esqueleto sólido del suelo.

Se denomina consolidación al proceso de deformación lenta debida a la transmisión paulatina de la carga al esqueleto sólido, ligada a la disipación por drenaje de las presiones intersticiales. Sigue leyendo

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Deformación y asientos de los suelos (2): elasticidad y plasticidad

4: Deformación y asientos en los suelos

4.2. El modelo elástico

4.2.1. Introducción

Toda tensión induce una deformación.

Tal vez esta máxima de la mecánica de medios continuos se nos asemeje hoy una obviedad, pero no siempre ha sido así. En la antigüedad se consideraba que los sólidos eran indeformables (Euclides) al igual que los líquidos (Arquímedes). De hecho, las leyes de equilibrio del sólido se basan precisamente en asumir su no deformabilidad.

No es hasta el siglo XVII cuando, surgido el concepto de presión debido a Pascal, aparece el concepto de deformación de un cuerpo sólido. Robert Hooke (1635-1703) científico pluridisciplinar y uno de los fundadores de la Royal Society de Londres, postuló los fundamentos de la mecánica de los sólidos deformables cuando, siendo solo un ayudante de Robert Boyle, estableció un modelo que relacionaba la tensión ejercida sobre un muelle y su deformación, y que puede extenderse a cualquier cuerpo considerado elástico. De hecho, el concepto elasticidad se aplica, en consecuencia, a los cuerpos para los que se verifica una relación de proporcionalidad directa, constante y lineal entre la tensión a que se les somete y la deformación que experimentan. Sigue leyendo

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