Conceptos básicos en #geotecnia

En los estudios geotécnicos podemos leer que tal suelo es muy denso o que otro es firme, puede parecer lo mismo o algo similar pero no lo es. Se trata de definir la compacidad y la consistencia que son propiedades fundamentales para la caracterización de suelos en geotecnia. Aunque ambos términos describen la condición de un suelo, representan aspectos distintos. Vamos a intentar definir estos términos.

La compacidad se refiere a la densidad relativa de los suelos granulares, que son las arenas y  las gravas. Creo que el término compacto podemos entenderlo bien. Dice la RAE que es un “cuerpo de textura apretada y poco poroso”. En términos técnicos expresa el grado de proximidad entre partículas de suelo no cohesivo en relación con la máxima densidad que podrían alcanzar en condiciones ideales. Es importante destacar que esta propiedad es aplicable principalmente a suelos sin cohesión, donde el comportamiento del material depende de factores como el tamaño de grano, la forma de las partículas y el nivel de vibración o compactación aplicado (esto último en rellenos).

La compacidad de un suelo se mide comúnmente en términos de densidad relativa (%), y su clasificación varía entre suelos muy flojos, flojos, medios, densos y muy densos. En un contexto geotécnico, esta propiedad es importante para el diseño de cimentaciones y pavimentos, ya que los suelos más compactos presentan mayor resistencia y menor deformabilidad, propiedades que parecen «apetecibles» a la hora de soportar cargas.

¿Y qué es la consistencia? Si volvemos a la RAE: “trabazón, coherencia entre las partículas de una masa”. Si nos ponemos «tiquismiquis» es una propiedad que describe la resistencia y deformabilidad de los suelos cohesivos, como las arcillas y los limos. Al contrario de los suelos granulares, donde las partículas no se adhieren entre sí, los suelos cohesivos tienen una estructura que retiene agua (parece magia) y tiende a deformarse en función de la humedad y del estado (plástico o rígido) del suelo. La consistencia se evalúa en términos de resistencia al corte en condiciones no drenadas y suele depender de la cohesión y el contenido de humedad.

La prueba de penetración con el penetrómetro de bolsillo, el ensayo de compresión no confinada o los límites de Atterberg son métodos que permiten evaluar la consistencia de un suelo. Estos ensayos proporcionan valores indicativos de la resistencia en diferentes condiciones. Por ejemplo, un suelo con alta consistencia generalmente indica un estado firme o duro, lo cual puede implicar una menor deformación bajo cargas.

¿Y es importante distinguir estos conceptos?  Pues tiene su aquel, ya que la aplicación de técnicas y maquinaria de mejora del terreno dependerá de la naturaleza del suelo y de sus propiedades predominantes. En suelos granulares, se emplearán métodos de compactación como el uso de rodillos vibratorios o compactadores de impacto para aumentar la densidad, pero en suelos cohesivos, los procedimientos pueden incluir drenaje o estabilización química para mejorar la consistencia.

Nos tenemos que quedar con lo esencial:

1.-La compacidad es una medida de densidad para suelos granulares y se relaciona directamente con la resistencia mecánica en función de la proximidad entre partículas, y la consistencia evalúa la resistencia y el comportamiento deformacional de suelos cohesivos.

2.-La densidad relativa se utiliza para evaluar el grado de compactación. Los suelos con densidad relativa baja suelen ser inestables, mientras que aquellos con una densidad relativa alta son preferidos para soportar cargas.

3.- La resistencia al corte sin drenaje es una medida práctica para describir la consistencia de suelos cohesivos, siendo más elevada en suelos de consistencia «dura», lo cual indica una mayor capacidad para aplicaciones de carga.

¿No te ha quedado claro? Te propongo unos ensayos caseros muy sencillos e intuitivos

La compacidad se puede comparar con la densidad de unos garbanzos (o cualquier material granular que tengas por casa) en un recipiente, por ejemplo. Llenamos un frasco con garbanzos, pero sin presionarlos mucho: los garbanzos estarán algo sueltos, y existen espacios vacíos entre ellos, por lo que la compacidad sería baja. Si agitamos el frasco o presionamos a los garbanzos estos se acomodan más, ocupando menos espacio. Este frasco con garbanzos «compactados» representa un suelo granular (como arenas o gravas) con mayor compacidad, donde las partículas están más juntas, y el material tiene menos espacios vacíos, proporcionando mayor estabilidad.

Para comprender la consistencia podemos usar el humus, una pasta de dientes y una masa de harina y agua. Si esparcimos algo de pasta de dientes o examinamos el paté de garbanzos, podemos ver como tiene una consistencia y deformabilidad similar a la de una arcilla blanda saturada, fácil de moldear mientras se mantenga húmeda. Sin embargo, si a una masa de harina le añadimos agua y la amasamos, la harina adquiere cohesión y cambia su comportamiento. Si amasamos más y se retira parte de la humedad, la masa se vuelve más rígida y consistente, como una arcilla de consistencia firme o dura. Esta masa es difícil de deformar, y se parece a una arcilla con alta resistencia al corte.

Hasta aquí este post sobre conceptos básicos en #geotecnia. Espero que te sea de utilidad.

Referencias:

“Soils and Foundations” – Volume I, FHWA NHI-06-088 (2006)

“Principles of Geotechnical Engineering”, Das, B.M. (2010)

“Foundation Analysis and Design”, Bowles, J.E. (1996)

“Ingeniería Geológica”, Vallejo y otros (2002)

Imagen de portada: pazavi https://flic.kr/p/dgUtJf