Parámetros de Resistencia Mecánica para Rellenos:

Terraplenes, Muros Suelo Reforzado, Rellenos Reforzados,

En el ámbito de la ingeniería geotécnica, el diseño adecuado de estructuras como muros de suelo reforzado y rellenos compactados depende de una comprensión rigurosa de los parámetros mecánicos de los suelos utilizados. Estos parámetros, como la cohesión efectiva, el ángulo de fricción interna, la relación de vacíos y la permeabilidad, son fundamentales para garantizar la estabilidad estructural, el desempeño a largo plazo y la seguridad de las obras de infraestructura.

Las tablas de propiedades promedio como las presentadas (USBR, 1960; FHWA, 2006) representan una herramienta valiosa en etapas iniciales de diseño o en estudios de prefactibilidad, ofreciendo rangos razonables de comportamiento para suelos inorgánicos compactados según su clasificación USCS. Estos datos permiten desarrollar hipótesis de diseño y establecer criterios preliminares, sobre todo cuando no se cuenta aún con ensayos específicos.

NOTA:  La Tabla 3.4 de la publicación FHWA-HIN-21-002 May 2021 proporciona valores típicos de propiedades mecánicas para 14 tipos de suelos según el sistema SUCS, basados en más de 1,500 ensayos realizados principalmente en suelos del oeste de EE.UU. Aunque útil como referencia preliminar, es necesario señalar que estos valores no deben sustituir los ensayos específicos del proyecto.

Table 3.4. Average Engineering Properties of Compacted Inorganic Soils (After USBR, 1960 and FHWA, 2006).

Fuente: MECHANICALLY STABILIZED EARTH (MSE) WALL FILLS A Framework for Use of Local Available Sustainable Resources (LASR)

Publication No. FHWA-HIN-21-002 May 2021

Sin embargo, es fundamental entender que los valores mostrados son promedios obtenidos en condiciones controladas, sobre muestras representativas pero no necesariamente equivalentes a los suelos disponibles en un sitio específico. Factores como el origen geológico, grado de meteorización, contenido de finos, contenido de humedad natural, presión de compactación, entre otros, pueden alterar significativamente el comportamiento real del suelo.

Notas:

• (a) La entrada ± indica los límites de confianza del 90 % del valor promedio; * denota datos insuficientes.

• (b) Para la permeabilidad, 1 ft/día ≈ 10⁻⁶ cm/s y 1 cm/seg ≈ 2835 ft/día.

• (c) Todas las resistencias al corte, relaciones de vacíos y permeabilidades se determinaron en muestras preparadas con la densidad seca máxima y contenido óptimo de humedad según el ensayo Proctor estándar.

• (d) Los valores de cohesión, c, cₛₐₜ y el ángulo de fricción, φ, se basan en la envolvente de resistencia de Mohr rectilínea en términos de esfuerzos efectivos, como se muestra en la Figura 3.7a (USBR, 1960). El valor de cₛₐₜ, para la condición compactada-saturada, se obtuvo asumiendo que el componente friccional de la resistencia al corte no se ve afectado por la saturación. Por lo tanto, el ángulo de fricción, φ, también se aplica a la condición compactada-saturada. Se utilizaron ensayos triaxiales consolidados-no drenados (CU) con mediciones de presión de poro para determinar todas las resistencias al corte.

• (e) Dado que todos los ensayos de laboratorio, excepto los de permeabilidad de gran escala, se realizaron sobre la fracción del suelo que pasa el tamiz No. 4 (4,75 mm), no hay datos disponibles sobre valores promedio para gravas en la mayoría de las propiedades. Sin embargo, se indica si estos valores promedio serán mayores o menores que los valores promedio correspondientes del grupo de arena (nota con los símbolos > o < en la tabla).

• (f) La relación de vacíos se derivó a partir de la densidad seca máxima y la gravedad específica de los granos del suelo.

• (g) En el sistema USCS, no hay límites superiores de límite líquido para los suelos de los grupos MH y CH. Los límites máximos para suelos MH y CH ensayados por USBR (1960) fueron 81% y 88%, respectivamente. Los suelos con límites líquidos mayores que estos tendrán propiedades de ingeniería inferiores.

• (h) Los datos de esta tabla no deben utilizarse para fines de diseño. Los parámetros de diseño deben desarrollarse con base en ensayos específicos del proyecto.

Siempre se debe realizar una caracterización geotécnica específica de los materiales que efectivamente serán utilizados en obra. Solo mediante ensayos de laboratorio y campo adecuados (ensayos triaxiales, corte directo, permeabilidad, Proctor, etc.), se puede garantizar la confiabilidad de los parámetros usados en el diseño.

No obstante, tablas como las presentadas son de gran utilidad para tener referencias iniciales, comparar el comportamiento estimado de materiales, o realizar controles de calidad. Su uso responsable y fundamentado es parte esencial del ejercicio profesional geotécnico.

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