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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.

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