ENSAYO TRIAXIAL CICLICO PARA SUELOS GRUESO GRANULARES Y FINO GRANULARES YAZMIN SORELY CEBALLOS JIMENEZ JOSE JOAQUIN LARA RUIZ FIDEL CASTRO HINESTROZA PROFESOR JULIAN VIDAL VALENCIA INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN MECÁNICA DE ROCAS Y CIMENTACIONES UNIVERSIDAD EAFIT FACULTAD DE INGENIERIAS ESPECIALIZACION EN DISEÑO VIAL E INGENIERIA DE PAVIMENTOS MEDELLIN 2011
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ENSAYO TRIAXIAL CICLICO PARA SUELOS GRUESO GRANULARES Y FINO GRANULARES
YAZMIN SORELY CEBALLOS JIMENEZ JOSE JOAQUIN LARA RUIZ
FIDEL CASTRO HINESTROZA
PROFESOR JULIAN VIDAL VALENCIA
INGENIERO CIVIL ESPECIALISTA EN MECÁNICA DE ROCAS Y CIMENTACIONES
UNIVERSIDAD EAFIT FACULTAD DE INGENIERIAS
ESPECIALIZACION EN DISEÑO VIAL E INGENIERIA DE PAVIMENTOS MEDELLIN
2011
1
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................... 4 2. ALCANCES Y OBJETIVOS ............................................................................................................................... 5
3. GENERALIDADES............................................................................................................................................. 6 3.1 Ensayo Triaxial Cíclico. ............................................................................................................................. 6 3.2 Esfuerzos en una masa de suelo vial ........................................................................................................... 7 3.3 Deformaciones recuperables y permanentes ............................................................................................... 9 3.4 Módulo resiliente ...................................................................................................................................... 10 3.5 Coeficiente de variación de Pearson ......................................................................................................... 11
4. DATOS DEL ENSAYO ..................................................................................................................................... 12 4.1 Arenilla ..................................................................................................................................................... 12 4.2 Subbase granular ...................................................................................................................................... 13 4.3 Base granular ............................................................................................................................................ 13 4.4 Suelo fino granular 1 ................................................................................................................................ 14 4.5 Suelo fino granular 2 ................................................................................................................................ 14
5. CALCULOS Y GRAFICAS. ............................................................................................................................. 15 5.1 Arenilla ..................................................................................................................................................... 15
5.1.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara ......................................... 15 5.1.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. ............................................................................................... 16 5.1.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. ................................................................................... 17 5.1.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones .............................................................................. 17 5.1.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador .................................................. 18 5.1.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente ............................................................................. 19 5.1.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total .................................................................................... 19
5.2 Subbase granular ...................................................................................................................................... 20 5.2.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara ......................................... 21 5.2.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. ............................................................................................... 21 5.2.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. ................................................................................... 22 5.2.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones .............................................................................. 22 5.2.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador .................................................. 23 5.2.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente ............................................................................. 23 5.2.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total .................................................................................... 24
5.3 Base granular ............................................................................................................................................ 25 5.3.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara ......................................... 25 5.3.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. ............................................................................................... 26 5.3.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. ................................................................................... 26 5.3.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones .............................................................................. 27 5.3.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador .................................................. 28 5.3.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente ............................................................................. 28 5.3.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total .................................................................................... 29
5.4 Suelo fino granular 1 ................................................................................................................................ 30 5.4.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara ......................................... 30 5.4.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. ............................................................................................... 31 5.4.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. ................................................................................... 32 5.4.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones .............................................................................. 33 5.4.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador .................................................. 33 5.4.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente ............................................................................. 34 5.4.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total .................................................................................... 34
5.5 Suelo fino granular 2 ................................................................................................................................ 35
2
5.5.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara ......................................... 35 5.5.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. ............................................................................................... 36 5.5.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. ................................................................................... 36
Tabla 1. Valores de aceptación de datos en base al coeficiente de variación ..................................... 11 Tabla 2. Datos del ensayo triaxial cíclico material arenilla ....................................................................... 12 Tabla 3. Datos del ensayo triaxial cíclico para subbase granular ........................................................... 13 Tabla 4. Datos del ensayo triaxial cíclico para base granular ................................................................. 13 Tabla 5. Datos del ensayo triaxial cíclico para material fino (1) .............................................................. 14 Tabla 6. Datos del ensayo triaxial cíclico para material fino (2) .............................................................. 14 Tabla 7. Cálculos y resultados del ensayo para la Arenilla...................................................................... 15 Tabla 8. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para subbase granular .............................. 20 Tabla 9. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para base granular .................................... 25 Tabla 10. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para suelo fino granular (1) .................... 30 Tabla 11. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para suelo fino granular (2) .................... 35
INDICE DE GRAFICAS
Grafica 1 Regla de Shewhart ........................................................................................................................ 11 Grafica 2. Módulo resiliente vs esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Arenilla) ... 16 Grafica 3. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Arenilla).................................................................... 16 Grafica 4. Modulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Arenilla)....................................................... 17 Grafica 5. Modulo resiliente y primer invariante de tensiones (Arenilla) ................................................ 18 Grafica 6. Modulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador (Arenilla) .................. 18 Grafica 7. Módulo resiliente y deformación recuperable (Arenilla) ......................................................... 19 Grafica 8. Módulo resiliente y deformación unitaria total (Arenilla)......................................................... 20 Grafica 9. Módulo resiliente y esfuerzo desviador aplicado (Subbase) ................................................. 21 Grafica 10. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Log-Log) (Subbase) ............................................. 21 Grafica 11. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Subbase). ................................................. 22 Grafica 12. Módulo resiliente y primer invariante de tensiones (Subbase) ........................................... 22 Grafica 13. Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y esfuerzo desviador (Subbase)........................................................................................................................................................................... 23 Grafica 14. Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente (Subbase) ........................................... 24 Grafica 15. Módulo resiliente y deformación unitaria total (Subbase) .................................................... 24 Grafica 16. Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Base) ....... 25 Grafica 17. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Log-Log) (Base) ................................................... 26 Grafica 18. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Base)......................................................... 27 Grafica 19. Módulo resiliente y primer invariante de tensión (Base) ...................................................... 27 Grafica 20. Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador (Base) .................... 28 Grafica 21. Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente (Base) .................................................. 29 Grafica 22 Módulo resiliente y Deformación unitaria total (Base) ........................................................... 29
3
Grafica 23. Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Suelo fino granular 1) ....................................................................................................................................................... 31 Grafica 24. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Log-Log) (Suelo Fino Granular 1) ..................... 31 Grafica 25. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Suelo Fino Granular 1) ........................... 32 Grafica 26. Módulo resiliente y primer invariante de tensiones (Suelo Fino Granular 1) .................... 33 Grafica 27. Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador (Suelo Fino Granular 1) ...................................................................................................................................................... 33 Grafica 28. Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente (Suelo Fino Granular 1) .................... 34 Grafica 29. Módulo resiliente y deformación unitaria total (Suelo Fino Granular 1) ............................. 34 Grafica 30. Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Suelo Fino Granular 2) ...................................................................................................................................................... 35 Grafica 31. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Suelo Fino Granular 2) ........................................ 36 Grafica 32. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Suelo Fino Granular 2) ........................... 36
4
1. INTRODUCCIÓN
La caracterización mecánica de los materiales viales, es una necesidad básica de las
nuevas tendencias de diseños de estructuras de pavimento denomina racional o
mecanicistas.
El conocer la respuesta estructural de los materiales viales y su estado de cargas, es
fundamental en el sentido que determina con mayor exactitud los espesores de las
distintas capas de materiales estructurales a utilizar así como sus calidades y cualidades,
y no precisamente basados en experiencias externas o correlaciones sobre suelos de
otras latitudes, los cuales tiene comportamientos distintos, debido principalmente a las
condiciones climáticas a que son sometidas las regiones de la zona ecuatorial, con
respecto a las condiciones de las zonas con periodos estacionales definidos.
Las técnicas de ensayos dinámicos de materiales viales, modelan o simulan mejor las
condiciones de respuesta estructural, que con ensayos monotónico tipo CBR o dinámicos
con equipos de corte tipo PDC. Las técnicas para determinar esas características
dinámicas de los materiales son establecidas, más frecuentemente, con ensayos cíclicos
triaxial. Este documento corresponde al trabajo académico de análisis de cinco muestras
de suelos o materiales granulares utilizados comúnmente en Antioquia, ensayadas en el
equipo triaxial de la Universidad EAFIT.
5
2. ALCANCES Y OBJETIVOS
Se trata de analizar los resultados de cinco muestras de materiales granulares gruesos
tipo arenilla, subbase y base y de suelos granulares finos, a fin de establecer relaciones
sobre las distintas variables del ensayo, esto dentro del marco de la materia Mecánica de
Materiales para Pavimentos de la Especialización en Vías y Pavimentos de la Universidad
EAFIT.
2.1 OBJETIVOS
2.1.1 Objetivo General
Analizar los resultados de los ensayos en equipo triaxial cíclico de cinco muestras de
suelos para uso vial.
2.1.2 Objetivos Específicos
Identificar con claridad los distintos parámetros del resultado del ensayo triaxial
cíclico sobre muestras de suelo viales.
Calcular las deformaciones unitarias y el módulo resiliente de los suelos
ensayados.
Determina la validez o aceptación de los ensayos en base a parámetros
estadísticos como la desviación estándar o el coeficiente de variación de Pearson.
Graficar e interpretar las distintas variables de los resultados del ensayo.
Dar conclusiones sobre los resultados obtenidos e interpretación práctica.
6
3. GENERALIDADES
3.1 Ensayo Triaxial Cíclico.
El ensayo con equipo triaxial cíclico, consiste en la aplicación de cargas de confinamiento
y axial a una muestra de suelo, en forma cíclica tratando de simular la frecuencia y
magnitud de las cargas que en la vida de servicio podría estar sometida una muestra de
material vial.
El equipo, normalmente, está dotado de instrumentación eléctrica determinar la
deformación, carga y presión de confinamiento1. Se muestra en la fotografía el equipo
utilizado.
Fotografía 1 Equipo triaxial cíclico Universidad Eafit
Fuente: Comportamiento Resiliente de Suelos Finos Granulares
El patrón de esfuerzos inducidos a una estructura de pavimento como resultado del
tránsito de vehículos es muy complejo. Un elemento de pavimento está sujeto a pulsos de
carga que involucran componentes de esfuerzos normales y cortantes. Los esfuerzos son
transitorios y cambian con el tiempo conforme la carga avanza. El esfuerzo cortante
cambia de sentido conforme la carga pasa, provocando así una rotación de los ejes de
esfuerzos principales.
1 Comportamiento Resiliente de Suelos Finos granulares – Julián Vidal Valencia y Rodrigo Iván Valencia
Mora – 2005.
7
En laboratorio se realizan pruebas triaxiales simulando o tratando de reproducir las
condiciones más desfavorables de cargas. Durante las pruebas debe aplicarse una
presión de confinamiento que varíe con el esfuerzo desviador; sin embargo, es difícil
simular en laboratorio este cambio, por lo que la presión de confinamiento se mantiene
constante y el esfuerzo desviador es el que se aplica en forma repetida2.
3.2 Esfuerzos en una masa de suelo vial
Las de los vehículos al pavimento se transmiten a través de las ruedas, teniendo gran
influencia la presión de contacto, la configuración de las llantas, la velocidad de los
vehículos y la carga en si sobre las llantas.
La figura 1 representa el estado general de esfuerzos de un elemento de suelo baja la
acción de carga móvil, como sucede en los elementos viales; se observa la presencia de
esfuerzos verticales, esfuerzos horizontales y de corte.
La figura 2 muestra el cambio en el estado de los esfuerzos de la masa de suelo, con el
avance de la carga, se resalta que los esfuerzos cortantes cambian de dirección
dependiendo si están antes o después de la carga y que bajo la carga los esfuerzos
cortantes son nulos, por lo que se presenta el estado de esfuerzo más crítico y el
simulado con el ensayo triaxial. La grafica 3, nuestra gráficamente esta situación.
2 Mecánica de Materiales para Pavimentos – Paul Garnica Angua y otros – Publicación Técnica Sanfandila -
2002
8
Figura 1 Estados de esfuerzos de un elemento de suelo con una carga móvil
Fuente: Soil Mechanics in pavement – Brown 1996
Figura 2 Estado de esfuerzo de elementos de suelos en distintas coordenadas de la carga móvil
Fuente: Soil Mechanics in pavement – Brown 1996
9
Figura 3 Representación gráfica de condiciones de esfuerzos bajo una carga vehicular móvil
Fuente: Soil Mechanics in pavement – Brown 1996
3.3 Deformaciones recuperables y permanentes
Bajo el efecto de las cargas vehiculares o cargas cíclicas se producen deformaciones en
la masa de suelo, algunas son elásticas o recuperables (resilientes) y otras son
permanentes o no plásticas.
Figura 4 Deformación plástica y recuperable de un suelo baja carga cíclica
Fuente: Ensayo de módulo resiliente – Felicita M. Limaymanta M.
10
3.4 Módulo resiliente
La resiliencia de un material se define como la propiedad que tiene un suelo para
absorber energía cuando se deforma elásticamente y devolverla cuando se descarga.
Cuando un vehículo circula por el pavimento, los neumáticos trasmiten cargas que son
absorbidas por la estructura, entonces un elemento diferencial del suelo estará sometido a
esfuerzos, que a su vez inducen un estado de deformaciones. Estos esfuerzos y
deformaciones están en función de las características propias de los materiales que
conforman el pavimento y donde las cargas impuestas tienen carácter dinámico con
cortos tiempos de aplicación, de modo que la deformación inducida, se recupera al cesar
la carga aplicada.
Bajo carga móvil la deformación permanente se va acumulando y para ciclos intermedios
la deformación permanente para cada ciclo disminuye, hasta que prácticamente
desaparece en los ciclos finales. La muestra llega así a un estado tal en que toda la
deformación es recuperable, en ese momento se tiene un comportamiento resiliente.
Esto implica que los materiales no presentan un comportamiento elástico y por ello se
introduce el término de MÓDULO RESILIENTE, que corresponde a un módulo que
relaciona las solicitaciones de cargas aplicadas con las deformaciones recuperables.
El módulo resiliente, no es una propiedad constante del material, sino que depende de
muchos factores. Los principales son: número de aplicaciones del esfuerzo, tixotropía,
magnitud del esfuerzo desviador, método de compactación y condiciones de
compactación.
Dónde:
Mr: Modulo resiliente
σd: Esfuerzo desviador
εr: Deformación unitaria en el eje del esfuerzo desviador
11
3.5 Coeficiente de variación de Pearson
Es una medida de dispersión útil para comparar dispersiones a escalas distintas pues es
una medida invariante ante cambios de escala. Sirve para comparar variables que están a
distintas escalas pero que están correlacionadas estadísticamente y sustantivamente con
un factor en común.
Tabla 1. Valores de aceptación de datos en base al coeficiente de variación
Otra regla rigurosa para aceptar o rechazar un grupo de ensayos de laboratorio es la
propuesta por Shewhart y que se esquematiza a continuación. En todo caso el buen juicio
del analista es básico para aceptar o rechazar un dato grupo de datos.
La tabla 7, muestra los cálculos más relevantes en base a los datos obtenidos del ensayo. Tabla 7. Cálculos y resultados del ensayo para la Arenilla
En el aspecto estadístico los datos presentan valores de coeficiente de variación adecuados, con lo cual se puede establecer como confiables y aceptables para el análisis. En base a los datos y resultados obtenidos se hace el análisis de algunas variables que intervienen en el proceso. 5.1.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara Se observa una tendencia de mejor respuesta estructural o mayor módulo resiliente para el mismo esfuerzo desviador en donde la presión de confinamiento es mayor, con lo cual se evidencia la importancia del confinamiento en este tipo de material. Para igual presión de cámara se observa que el módulo resiliente para bajos valores del esfuerzo desviador muestra una disminución abrupta del módulo resiliente, manteniéndose casi constante el valor del módulo en un rango amplio de incremento del esfuerzo desviador, para aumentar levemente para valores altos de este esfuerzo.
A B C D E F G H I J K L M N
Chamber Applied Mean Std. Dev. Mean of Mean Std Dev Actual Permanent Permanent Total
Press. Deviator Recov. of Recov. Resilient of Mr of Mr Ú Contact
Grafica 2. Módulo resiliente vs esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Arenilla)
5.1.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. Se observa que en este tipo de suelos el esfuerzo desviador tiene una influencia no determinante en el valor del módulo resiliente, situación que reafirma el análisis de la gráfica anterior, en donde para una misma presión de cámara se podría obtener valores casi iguales del módulo resiliente en un amplio rango de incremento del esfuerzo desviador. Grafica 3. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Arenilla)
17
5.1.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. En este tipo de suelos el esfuerzo de confinamiento presenta alta correlación con el módulo resiliente, se puede observar una agrupación de los datos con una tendencia definida. Grafica 4. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Arenilla)
En base a estos datos, se podría suponer una adecuada predicción del módulo resiliente en base a datos obtenidos de la presión de confinamiento; del estado de esfuerzo del suelo se puede deducir, entonces, que a mayor confinamiento del material, la respuesta estructural del mismo mejora en forma significativa. 5.1.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones Algunos autores consideran que solo el esfuerzo confinamiento no debe ser considerado para correlacionar el módulo resiliente de los suelos granulares, por lo tanto se postula en primer invariante de tensiones para establecer el valor del módulo. En la figura 5 se muestra la tendencia más aceptable en función de tipo potencial; se observa un menor valor de coeficiente de correlación que al utilizar el esfuerzo de confinamiento.
18
Grafica 5. Modulo resiliente y primer invariante de tensiones (Arenilla)
5.1.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador Se observa una relación aceptable en la tendencia del comportamiento del módulo resiliente y la relación entre el esfuerzo de confinamiento y el esfuerzo desviador, aun cuando inferior a la establecida con el primer invariante de tensiones y el esfuerzo de confinamiento. Grafica 6. Modulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador (Arenilla)
19
5.1.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente Las deformaciones unitarias resiliente no muestran tendencia que permitan determinar su correlación con el módulo resiliente en este tipo de suelos. Grafica 7. Módulo resiliente y deformación recuperable (Arenilla)
En este tipo de material se evidencia una correlación errática entre los dos parámetros, de donde no se podría deducir ningún tipo de relación que permita predecir el comportamiento de las deformaciones unitarias totales en base a la respuesta estructural del material. 5.1.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total Las deformaciones unitarias total no muestran tendencia que permitan determinar su correlación con el módulo resiliente.
20
Grafica 8. Módulo resiliente y deformación unitaria total (Arenilla)
5.2 Subbase granular
Tabla 8. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para subbase granular
Los datos muestran un adecuado un valor adecuado del coeficiente de variancia, con lo cual se podrá concluir que la información fue correctamente tomada y los datos son confiables para efecto de análisis.
A B C D E F G H I J K L M N
Chamber Applied Mean Std. Dev. Mean of Mean Std Dev Actual Permanent Permanent Total Coeficiente
Press. Deviator Recov. of Recov. Resilient of Mr of Mr Ú Contact Def. Def Unit Def Unit variacion
5.2.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara Grafica 9. Módulo resiliente y esfuerzo desviador aplicado (Subbase)
La tendencia de los valores del ensayo son típicas de los suelos granulares gruesos, en donde la presión de confinamiento lateral tiene una amplia influencia y se observa el “aplanamiento” de la curva en un rango amplio de incrementos en el esfuerzo desviador, con valor casi constante del módulo resiliente. 5.2.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. La tendencia del módulo, en este tipo de material, es disminución del módulo resiliente al aumentar el valor del esfuerzo desviador.
Grafica 10. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Log-Log) (Subbase)
22
5.2.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. En este material se observa, una tendencia errática del módulo resiliente con respecto al esfuerzo de confinamiento.
Grafica 11. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Subbase).
5.2.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones Igual que con el esfuerzo de confinamiento, se debería esperar una mejor correlación del módulo resiliente y la suma de los esfuerzos aplicados. En el manejo estadístico de la información, se puede observar que al eliminar tres puntos, que presentan alta dispersión con respecto a los demás, se podría mejorar la predicción del módulo resiliente, con respecto a estos parámetros.
Grafica 12. Módulo resiliente y primer invariante de tensiones (Subbase)
23
5.2.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador En este caso particular se muestra un adecuado comportamiento de la curva que relaciona el módulo resiliente de la muestra, con respecto a la relación del esfuerzo de confinamiento y el esfuerzo desviador. Esta situación muestra la clara relación del módulo con los dos esfuerzos aplicado y algunos autores proponen establecer ley constitutiva en base a la relación de los esfuerzos. Grafica 13. Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y esfuerzo desviador (Subbase)
5.2.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente Bajas deformaciones unitarias, corresponden a altos valores del módulo resiliente, mostrando la curva una tendencia a mantener las deformaciones unitarias, más o menos constantes, o con baja disminución de valor, para bajos valor del módulo resiliente, tal vez esto se pueda explicar con base a la influencia de la presión de confinamiento con respecto al valor del módulo, en donde este último es mayor al aumentar la presión de confinamiento, lo cual determina, también, menores valores de las deformaciones.
24
Grafica 14. Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente (Subbase)
5.2.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total El comportamiento de las deformaciones totales, recuperables y permanentes, es semejante al de las deformaciones unitarias resilientes.
Grafica 15. Módulo resiliente y deformación unitaria total (Subbase)
25
5.3 Base granular
Tabla 9. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para base granular
Del coeficiente de variación se deduce que los datos fueron obtenidos adecuadamente y son válidos para análisis. 5.3.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara Las curvas de módulo resiliente y esfuerzo desviador, muestran el comportamiento típico de los suelos granulares, en donde para medianos y altos valores del esfuerzo desviador el modulo se mantiene casi constante, disminuyendo, inusualmente, en forma abrupta. Grafica 16. Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Base)
A B C D E F G H I J K L M N
Chamber Applied Mean Std. Dev. Mean of Mean Std Dev Actual Permanent Permanent Total Coeficiente
Press. Deviator Recov. of Recov. Resilient of Mr of Mr θ Contact Def. Def Unit Def Unit Variacion
5.3.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. Se muestra una disminución leve del módulo resiliente al aumentar el esfuerzo desviador, a partir de un valor de 40 Kpa
Grafica 17. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Log-Log) (Base)
. 5.3.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. El comportamiento típico de los suelos granulares es el aumento del valor del módulo resiliente con el aumento de la presión de confinamiento. Aquí se muestra esta tendencia. Se podría obtener mejor correlación entre estos dos parámetros haciendo un análisis estadístico más detallado.
27
Grafica 18. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Base)
5.3.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones Al igual que con la presión de confinamiento, al mejorar la información de manera estadística, se podría apreciar, como muestra la tendencia, un aumento del módulo resiliente al aumentar el valor del invariante de tensiones. Grafica 19. Módulo resiliente y primer invariante de tensión (Base)
28
5.3.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador Al aumentar la relación entre el esfuerzo de confinamiento y el esfuerzo desviador (al ser mayor el esfuerzo de confinamiento, con respecto al esfuerzo desviador) se observa un incremento en el módulo resiliente, mostrando, en esta curva, la marcada influencia del esfuerzo de confinamiento en el comportamiento estructural de este tipo de suelos. Grafica 20. Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador (Base)
5.3.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente Al igual que con la subbase (suelo granular grueso) a mayor valor del módulo resiliente menor valor de la deformación resiliente, tendiendo a disminuir en forma significativa, cuando el módulo de la muestra es bajo.
29
Grafica 21. Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente (Base)
5.3.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total El comportamiento de las deformaciones totales es semejante al obtenido con las deformaciones recuperables. Grafica 22 Módulo resiliente y Deformación unitaria total (Base)
30
5.4 Suelo fino granular 1
Tabla 10. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para suelo fino granular (1)
Los valores muestran baja dispersión aceptable con dos valores altos del coeficiente de variación. 5.4.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara
Se observa una disminución abrupta del valor del módulo resiliente con el incremento del valor del esfuerzo vertical, típico comportamiento de los suelos finos deformables.
Grafica 23. Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Suelo fino granular 1)
5.4.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador.
La tendencia general es disminución de la capacidad de estructural al aumentar el esfuerzo desviador. Grafica 24. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Log-Log) (Suelo Fino Granular 1)
32
5.4.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. El esfuerzo de confinamiento no tiene una clara influencia en el comportamiento resiliente del suelo. Grafica 25. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Suelo Fino Granular 1)
33
5.4.4 Módulo resiliente y primer invariante de tensiones A diferencia de los suelos granulares la suma de los esfuerzos principales no tiene influencia clara con el módulo de resiliencia. Grafica 26. Módulo resiliente y primer invariante de tensiones (Suelo Fino Granular 1)
5.4.5 Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador Se muestra que al ser mayor el esfuerzo de confinamiento con respecto al esfuerzo desviador, hay un importante incremento en la capacidad estructural de los suelos finos. Grafica 27. Módulo resiliente y relación esfuerzo de confinamiento y desviador (Suelo Fino Granular 1)
34
5.4.6 Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente Las deformaciones resilientes son mayores en suelos con menor valor de módulo resiliente, pero a diferencia que en los suelos granulares, la curva de correlación no cae abruptamente. Grafica 28. Módulo resiliente y deformación unitaria resiliente (Suelo Fino Granular 1)
5.4.7 Módulo resiliente y deformación unitaria total Comportamiento semejante al de las deformaciones resilientes. Grafica 29. Módulo resiliente y deformación unitaria total (Suelo Fino Granular 1)
.
35
5.5 Suelo fino granular 2
Tabla 11. Cálculos y Resultados del ensayo triaxial cíclico para suelo fino granular (2)
Los valores del coeficiente de variación son altos y de acuerdo a la técnica de análisis estadístico los datos, en un alto porcentaje, no son aptos para obtener conclusiones validas o aceptadas con respecto al comportamiento del material. 5.5.1 Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara Se muestra un comportamiento errático y poco típico de los suelos finos, situación predecible por la variación de los resultados. Grafica 30. Módulo resiliente y esfuerzo desviador para distintas presiones de cámara (Suelo Fino Granular 2)
A B C D E F G H I J
Chamber Applied Mean Std. Dev. Mean of Mean Std Dev Permanent Coeficiente
Press. Deviator Recov. of Recov. Resilient of Mr of Mr Def. Variacion
5.5.2 Módulo resiliente y esfuerzo desviador. Se muestra un comportamiento errático y poco típico de los suelos finos, situación predecible por la variación de los resultados. Grafica 31. Módulo resiliente y esfuerzo desviador (Suelo Fino Granular 2)
5.5.3 Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento. Se muestra un comportamiento errático y poco típico de los suelos finos, situación predecible por la variación de los resultados. Grafica 32. Módulo resiliente y esfuerzo de confinamiento (Suelo Fino Granular 2)
37
5.6 CONCLUSIONES
El conocimiento del comportamiento resiliente de los suelos viales, es básico e importante, en el sentido que, con base a sus características granulométricas, en estos casos, se podría deducir algún tipo de comportamiento, teniendo en cuenta, además del nivel de esfuerzo inducido al suelo. Algunas de las conclusiones del análisis de la información, se muestra a continuación y ellas son consistentes con la obtenida en la literatura técnica correspondiente.
1. La calidad de la información, en el aspecto estadístico, debe ser considerado para el análisis de los resultados y la depuración de los datos, pudiendo con ellos mejorar las conclusiones sobre el comportamiento de los materiales.
2. Los suelos grueso granulares muestran una clara tendencia a mejorar su comportamiento estructural, al disponer de mejores condiciones de confinamiento.
3. En los suelos finos al aumentar el esfuerzo vertical disminuye, en forma significativa, la capacidad estructural de los mismos.
4. De las relaciones esfuerzos de confinamiento/esfuerzo desviador, se deduce que al ser mayor el esfuerzo de confinamiento que el esfuerzo vertical, se incrementa sustancialmente el módulo resiliente, este comportamiento es semejante en suelos finos y suelos gruesos.
5. En suelos finos y gruesos las deformaciones totales y resilientes son mayores para bajos valores del módulo resiliente. Por lo tanto para obtener menores valores de deformaciones se debe disponer de suelos competentes y en caso de las subrasante tratar de que los esfuerzos que lleguen a ese nivel, sea los más bajos posibles, o mejorar sus condiciones de soporte.
6. En los suelos fino granulares se nota una clara dependencia que presenta el módulo resiliente del esfuerzo desviador aplicado y la poca influencia del esfuerzo de confinamiento en el mismo módulo. Es así, que se observa, cómo los valores del módulo resiliente decrece rápidamente con el incremento del esfuerzo desviador.
7. Para los suelos grueso granulares el valor del módulo resiliente depende principalmente de la presión de confinamiento y mantiene una relación de proporcionalidad directa con la suma de esfuerzos principales, lo cual genera un incremento notable en el módulo. En comparación con la presión de confinamiento, la influencia del esfuerzo desviador sobre el módulo es menor.