Mecánica de suelos – Compresibilidad – Ensayos de Compresión
Las propiedades de compresibilidad del suelo pueden ser definidas a partir de ensayos de compresión que pueden ser clasificados de acuerdo con el grado de confinamiento, o sea:
- No confinados
- Confinados parcialmente
- Confinados integralmente
Ensayo de compresión no confinada
Este ensayo también se llama ensayo de compresión simple o compresión uniaxial. El ensayo consiste en el moldeo de un cuerpo de prueba cilíndrico y en su cargamento por la acción de una carga axial. La carga aplicada en una única dirección, dando libertad al cuerpo de prueba para deformarse en otras direcciones sin cualquier restricción.
Registrándose las tensiones en el plano horizontal (carga dividida por el área de la sección transversal) por la deformación longitudinal, εl, se obtiene la siguiente curva:
El suelo no es un material elástico, pero se admite con frecuencia en el un comportamiento elástico-lineal, definiéndose un módulo de elasticidad. Y para un cierto valor de tensión y un coeficiente de Poisson ν.
Ensayos de Compresión parcialmente confinada
Es normalmente conocido como ensayo de compresión triaxial. En este caso se aplican, además de la tensión axial, presiones laterales que impiden parcialmente la libertad de deformación. En general, el cuerpo de prueba es cilíndrico, con relación altura/diámetro mínima igual a 2,5.
El módulo de elasticidad del suelo depende de la presión a la que el suelo esté confinado. Tal hecho nos muestra como se vuelve difícil establecer un módulo de elasticidad para el suelo, pues en la naturaleza el está sometido a confinamientos crecientes en cuanto crece la profundidad.
El ensayo consiste inicialmente en la aplicación de una presión confinante hidrostática (σ3), luego se mantiene constante la presión confinante, se aplican aumentos Δσ en la dirección axial. Durante el cargamento se miden en diversos intervalos de tiempo, el aumento de tensión axial que está actuando y la deformación vertical del cuerpo de prueba.
Nota:
Como orden de magnitud se pueden indicar los valores presentados en la tabla a continuación, como módulo de elasticidad para arcillas sedimentarias saturadas, en requisitos rápidos, que no permiten el drenaje de la misma.
Para las arenas, los módulos de elasticidad que interesan son los correspondientes a la situación drenada, pues la permeabilidad es alta en relación al tiempo de aplicación de la carga. Los ensayos deben ser realizados con el confinamiento de los cuerpos de prueba. La tabla a continuación muestra un orden de magnitud de sus valores, para presión de confinamiento del orden de los 100 kPa.
Ensayo de compresión totalmente confinado
También llamado como ensayo de compresión endométrica. En este caso el cuerpo de prueba a comprimir es colocado dentro de un recipiente (anillo) indeformable, siendo aplicada externamente la tensión axial. El anillo impide cualquier tendencia de deformación lateral y el confinamiento es total.
En este ensayo las tensiones laterales son desconocidas. Estas tensiones son generadas en ocurrencia de la aplicación de la tensión axial y por al consecuente reacción de las paredes del anillo endométrico.
Las muestras generalmente indeformadas, pueden ser recolectadas en bloques o con el auxilio de tubos de muestra con paredes finas, denominados tubos Shelby. Mucho cuidado deberá ser tomado para que la muestra no sufra ningún tipo de perturbación desde la recolección hasta el moldeo y laboratorio.
Si fuese perturbada la muestra, poco o casi nada se podrá obtener sobre el comportameinto del suelo en su estado natural.
Este ensayo simula el comportamiento del suelo cuando el es comprimido por la acción del peso de nuevas capas que sobre el se depositan (Ej- cuando se construye un terraplén en grandes áreas).
El ensayo es generalmente realizado en 6 a 10 escalas de carga, siendo que cada escala dura por lo menos 24 horas. La descarga es realizada en 4 a 6 escalas, siguiendo los mismos procedimientos de lectura empleados que cuando fueron aplicadas las escalas de carga.
Por tanto, un ensayo endométrico de suelo demora aproximadamente una semana.