Cómo trazar la curva de diseño de un suelo compactado

El elemento central del proyecto de un suelo compactado es la curva de diseño. Por definición, la curva de diseño es un gráfico cartesiano que relaciona el grado de compactación del suelo, representado en el eje horizontal, con la resistencia del mismo, mostrada en el eje vertical, bajo condiciones de hidratación y sobrecarga constantes.

Figura 1. Compactación del suelo.

Un ejemplo clásico de una curva de diseño es la que produce el estándar ASTM 1883-07 para el ensayo CBR en la conocida variante de «CBR para humedad ópitma», también conocido como CBR de 3 puntos. En esa variante, se fabrican tres especímenes con energías de 12, 25 y 56 golpes/capa con la intención de producir tres niveles bien diferentes de grado de compactación, y luego se ensayan al CBR. El número de sobrecargas en cada espécimen ensayado es constante, y se somete al suelo a un grado de saturación total poniendo cada espécimen bajo agua por 4 días.

Figura 2. Definición de curva de diseño.

Diseñar un suelo compactado a partir de una curva de diseño es un procedimiento sencillo. Por ejemplo, se entra con el grado de compactación prefijado, típicamente 95% del Proctor, se corta la curva y se lee la resistencia correspondiente a esos niveles de sobrecarga y saturación del suelo. Luego se verifica que la resistencia así obtenida sea superior a lo requerido; en cuyo caso se declararía el material de suelo investigado como adecuado para la función pretendida.

Aunque la curva de diseño obtenida con el CBR de tres puntos bajo 4 días de inmersión tiene considerables errores procedimentales y de concepto, que son los responsables de buena parte de las críticas que hace la academia al ensayo, es comúnmente aceptada en proyectos como método de diseño y verificación del suelo compactado pues está asociada a varios métodos de diseño de pavimentos. (Este procedimiento tiene unas críticas bien importantes que el lector podrá encontrar en «¿Por qué desconfiar del ensayo a 4 días de inmersión?) http://blogramcodes.blogspot.com/2012/07/por-que-desconfiar-del-cbr-4-dias.html)

Figura 3. Curvas de diseño para múltiples grados de saturación (salida SoilDesigner).

Sería sumamente conservador diseñar todos los rellenos estructurales bajo la extrema condición de total inmersión. Pero, un problema más difícil de resolver es encontrar curvas de diseño para grados de saturación menos severos que la inmersión total en agua, es decir, inferiores al 100%. En la actualidad esto se puede lograr de forma directa con ensayos en cámaras triaxiales a succión controlada, o de manera indirecta con el algoritmo del software SoilDesinger^TM de RAMCODES a partir de ensayos de CBR, triaxial estático o cíclico.

http://blogramcodes.blogspot.com/p/soil-designer.html

Las curvas de diseño de laboratorio se pueden correlacionar también con resultados de ensayos de placa sobre terraplenes de prueba, lo que daría una información sumamente valiosa para la verificación de la capacidad de carga de fundaciones en rellenos estructurales. El lector podrá encontrar explicada una estupenda aplicación de esto en el artículo «Terraplenes y validación de resistencia» http://blogramcodes.blogspot.com/2012/07/terraplenes-y-validacion-de-resistencia.html

Figura 4. Curvas de diseño con validación de campo.

Freddy J. Sánchez-Leal
@ramcodesCEO