Introducción
La resistencia del suelo se define normalmente como la resistencia al esfuerzo cortante en términos del ángulo de fricción interno efectivo y la cohesión efectiva (c’). La presente nota técnica tiene por objeto proporcionar una base para estimar el peso unitario de un suelo a falta de resultados de ensayos específicos.
Factores que influyen en la resistencia al corte del suelo
La resistencia al corte de un suelo se debe a la interacción entre las partículas sólidas, líquidas y gaseosas que lo componen. Por lo tanto, la resistencia al corte de un suelo depende de la composición de sus partículas, de la cantidad de agua presente en él y de su grado de compactación. Entre los factores que influyen se incluyen, entre otros:
- La mineralogía de las partículas del suelo (p. ej., sílice, cuarzo, feldespato, etc.).
- El rango de tamaños de las partículas del suelo, también conocido como distribución granulométrica.
- La angularidad de las partículas del suelo (más relevante en el caso de arenas gruesas y gravas).
- El contenido de humedad del suelo —si los huecos entre las partículas del suelo están completamente llenos de agua (totalmente saturado) o en su mayor parte de aire— y las fuerzas capilares creadas por la interacción de las partículas sólidas, el agua y el aire.
- Grado de compactación del suelo.
Medición de la resistencia al corte del suelo
La resistencia al corte de un suelo se mide directamente en un laboratorio o se estima a partir de correlaciones con ensayos realizados in situ. En un laboratorio, la resistencia al corte se mide mediante ensayos en caja de corte o triaxiales, de conformidad con las normas BS 1377-7:1990 o BS 1377-8:1990, respectivamente.
In situ, la técnica más habitual es la correlación entre la resistencia al corte y los resultados del SPT (ensayo de penetración estándar).
Sin embargo, existe una amplia variedad de correlaciones que pueden utilizarse para estimar los parámetros de resistencia del suelo, tales como el CPT (ensayo de penetración con cono), el DCP (penetrómetro de cono dinámico), el HSV (ala de corte manual), la sonda Mexe, el DMT (ensayo con dilatómetro plano), etc.
Parámetros típicos de resistencia al corte del suelo
Varias fuentes han estimado los parámetros típicos de resistencia al corte para diversos suelos, en función de la cantidad de información disponible. En términos generales, la información sobre el suelo y el método de estimación de la resistencia al corte se clasifica en una de estas dos categorías:
- Información limitada al tipo de suelo: en ausencia de ensayos in situ, como cuando aún no se ha llevado a cabo un estudio del emplazamiento, recomendamos las correlaciones de Oritz (Oritz et al., 1986). Esta información se ha reproducido en la Tabla 1, a continuación.
- Información limitada sobre ensayos: un estudio típico del emplazamiento proporcionará mucha información útil, pero puede que no incluya mediciones directas de la resistencia del suelo. En este caso, recomendamos seguir las indicaciones de la norma BS 8002:2015 y de la norma UNE EN 1997-2. Esta información se ha reproducido a continuación en las tablas 2, 3 y 4. Como alternativa, el «Manual de tablas de investigación y diseño geotécnicos» (Look, 2007) contiene una amplia variedad de correlaciones útiles con una amplia gama de ensayos geotécnicos habituales.
Disposición general típica de un aparato de caja de cizallamiento (BS 1377-7:1990)
Tabla 1: Resistencia al cizallamiento típica del suelo en función del tipo de suelo
Tabla 2: Arenas y gravas – Determinación de los parámetros de resistencia al corte del suelo (BS 8002:2015)
Notas sobre la tabla 2:
- Los términos para definir la forma de las partículas se pueden consultar en la norma UNE EN ISO 14688-1.
- El coeficiente de uniformidad Cu se define en la norma UNE EN ISO 14688-2
- El índice de densidad /D se define en la norma UNE EN ISO 14688-2. Los valores de densidad pueden estimarse a partir de los resultados de ensayos de campo (por ejemplo, el ensayo de penetración estándar o el ensayo de penetración con cono) utilizando las correlaciones que figuran en la norma UNE EN 1997-2:2007.
- El término «finos» se refiere a aquella fracción del suelo cuyo tamaño de partícula es inferior a 0,063 mm.
Tabla 3: Arenas y gravas – Correlación entre el recuento de golpes normalizado y el índice de densidad (BS EN 1997-2:2007)
Notas sobre la tabla 3:
En el caso de las arenas finas, los valores N deben reducirse en una proporción de 55:60, y en el de las arenas gruesas, aumentarse en una proporción de 65:60
Tabla 4: Limos y arcillas – Determinación de los parámetros de resistencia al cizallamiento del suelo (BS 8002:2015)
Notas sobre la tabla 4:
La cohesión efectiva a volumen constante (c’cvk) debe considerarse igual a cero
Referencias
British Standards Institution, BS 1377-7:1990 – Métodos de ensayo de suelos para ingeniería civil. Ensayos de resistencia al cizallamiento (tensión total)
British Standards Institution, BS 1377-8:1990 – Métodos de ensayo de suelos para fines de ingeniería civil. Ensayos de resistencia al corte (tensión efectiva)
British Standards Institution, BS 8002:2015 – Código de prácticas para estructuras de contención de tierras
Normas españolas, UNE EN 1997-2:2007 – Eurocódigo 7 – Diseño geotécnico. Parte 2: Estudios y ensayos del terreno
Look, B. (2007). Manual de tablas de investigación y diseño geotécnico. Londres: Taylor & Francis. Ortiz et al. (1986).