Ensayos de suelos en laboratorio e in situ: CBR, edométrico, corte y triaxial

Resumen

El documento compara los ensayos de suelos realizados en laboratorio con los ensayos in situ, señalando sus condiciones de control, ventajas y limitaciones. Después describe los principales ensayos de laboratorio: permeabilidad, CBR, edométrico, corte directo y triaxial, con sus variantes UU, UC, CD y CU. Es un material útil para repasar la geotecnia básica.

Puntos clave

Los ensayos de laboratorio tienen condiciones de borde controladas, pero el muestreo puede alterar la muestra; los ensayos in situ permiten evaluar un volumen grande de suelo, aunque la instalación de instrumentos los altera.
El ensayo CBR mide la capacidad de soporte de un suelo compactado y se usa en subrasantes, subbases y bases viales (norma ASTM D 1883).
El ensayo edométrico mide la consolidación del suelo bajo distintas cargas y se aplica a suelos cohesivos saturados.
La resistencia drenada se usa en estabilidad de taludes y requiere conocer el esfuerzo efectivo; la no drenada se usa al final de la construcción en suelos finos.
El ensayo de corte directo es barato y simple, pero no controla el drenaje y el plano de falla es forzado.
El ensayo triaxial es el más utilizado para estudiar la resistencia del suelo porque controla el drenaje y el estado de esfuerzos, aunque es caro.

Ponte a prueba

Ensayos de Laboratorio vs Ensayos In Situ

Ensayos de Laboratorio:

Condiciones de borde controladas.
El muestreo altera el ensayo.
Los ensayos toman tiempo, pero se ocupa poca muestra.
Mucha experiencia y conocimientos.

Ensayos In Situ:

Bajo control de condiciones de borde (sobre todo drenaje).
La instalación de instrumentos altera el ensayo.
Ensayos rápidos sobre un volumen de suelo grande.
Experiencia limitada basada en interpretaciones.

Tipos de Ensayos de Laboratorio

Ensayos de Permeabilidad:

Permeámetro de carga variable: (Suelos de mediana a baja permeabilidad (limos, arcillas)).
Permeámetro de carga constante: (Suelos de alta permeabilidad (gravas y arenas) no cohesivos).

Ensayos de Resistencia:

CBR
Edómetro
Corte directo
Compresión simple
Triaxial

Ensayo CBR

El ensayo CBR (California Bearing Ratio) mide la capacidad de soporte de un suelo compactado.

Basado en la norma ASTM D 1883 (NCh1852 en Chile).
Se compara la carga de penetración con la correspondiente a un material normalizado.
Se utiliza en obras viales: subrasantes, subbases y bases.
Se aplica a suelos con menos del 20% de material pasante en el tamiz 50 y 20 mm.
Mide la resistencia al corte bajo condiciones de humedad y densidad controladas.
Se realiza en laboratorio o in situ.

Ensayo Edométrico

El ensayo edométrico mide la consolidación del suelo bajo distintas cargas.

Se aplica a suelos cohesivos saturados.
Se puede realizar a muestras alteradas y amasadas (se satura en amasadas).
La descarga dura 1 hora aproximadamente.

Resistencia al Corte

Resistencia Drenada:

Se utiliza en la estabilidad de taludes y taludes de excavaciones.
Para usar esta resistencia se debe conocer el esfuerzo efectivo (se debe conocer U).

Resistencia No Drenada:

Se utiliza al final de la construcción en suelos finos, donde U es difícil de determinar.
Se usa en fundaciones, muros de contención y estabilidad de taludes.

Ensayo de Corte Directo

El ensayo de corte directo es un ensayo de resistencia al corte que se realiza en laboratorio.

Ventajas: Barato, rápido (en suelos gruesos), simple, permite medir la resistencia residual.
Desventajas: No controla el drenaje, el plano de falla es forzado, la deformación es difícil de medir.

Ensayo Triaxial

El ensayo triaxial es un ensayo de resistencia al corte que se realiza en laboratorio.

Determina los parámetros resistentes del suelo.
Es el más utilizado en laboratorio para estudiar la resistencia del suelo.
Básicamente consiste en cargar una probeta hasta la rotura.
Ventajas: Estado de esfuerzos controlados, controla el drenaje, representa las condiciones del terreno.
Desventajas: Es caro, no mide la resistencia residual y requiere equipos especiales.

Derivados del Ensayo Triaxial:

UU (No Consolidado No Drenado): Usado en la determinación de la resistencia no drenada de arcillas.
UC (Compresión Simple): Usado en la determinación de la resistencia no drenada de arcillas.
CD (Consolidado Drenado): Lento en arcillas, estima la resistencia en arenas y arenas limosas.
CU (Consolidado No Drenado): Con medición de U, mide la resistencia de arcillas drenadas, este se drena en la consolidación.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre ensayos de laboratorio e in situ?

Los ensayos de laboratorio tienen condiciones de borde controladas pero el muestreo altera la muestra y requieren tiempo. Los ensayos in situ son rápidos y evalúan un volumen grande de suelo, pero están bajo menos control de condiciones como el drenaje.

¿Para qué se usa el ensayo CBR?

El ensayo CBR (California Bearing Ratio) mide la capacidad de soporte de un suelo compactado. Se utiliza en obras viales para subrasantes, subbases y bases.

¿Qué ventajas tiene el ensayo triaxial?

Controla el drenaje y el estado de esfuerzos, y representa mejor las condiciones del terreno. Por ello es el ensayo más utilizado en laboratorio para estudiar la resistencia del suelo.