¿CÓMO SE RELACIONA EL ENSAYO PROCTOR CON LA CAPACIDAD DE CARGA DE UNA FUNDACIÓN?

Amigos, recibimos esta pregunta con mucha frecuencia en la consultora para la que trabajo.

Desde luego que estamos hablando de la contribución de un relleno controlado, de suficiente espesor como para que importe, en la capacidad de carga de una fundación. También, estamos hablando de una fundación superficial, zapata o losa.

Virtualmente en cualquier plano de construcción que involucre preparación de terreno, aparecerá una leyenda que reza:"Compacte el suelo al (x)% del ensayo Proctor Modificado"; siendo el rango usual para ese cierto grado de compactación 95-100.

Sabido esto, volvemos a la pregunta: ¿Cómo se relaciona el ensayo Proctor con la capacidad de carga de una fundación?

Pues yo digo que se relaciona mucho. Por un lado, el ensayo Proctor es la referencia universal para la compactación de suelos mixtos, es decir, que son granulares y cohesivos a la vez. Ya sabemos que para los limpios granulales se usa la Mesa Vibratoria, mientras que para los puramente cohesivos, el ensayo Mini Harvard.

Fijar un determinado grado de compactación con respecto a la Densidad Máxima Seca o, como se debe decir correctamente, Peso Unitario Máximo Seco, del

ensayo Proctor (usualmente Modificado) es una práctica de especificación muy común y ventajosa. Lo que hay que cuidar es relacionar este grado mínimo de compactación con la resistencia deseada del suelo para obtener la capacidad de carga requerida.

Conviene a este punto definir capacidad de carga pues se presta mucho a confusión. Regularmente se confunde la capacidad de carga de un sistema suelo-cimentación con la resistencia del suelo. Entendemos que esto viene de los softwares estructurales que requieren de algún parámetro de resistencia del suelo para el cálculo de la estructura. De modo que, una cosa es la resistencia del suelo y otra es la capacidad de carga del sistema suelo-cimentación.

La resistencia del suelo es una propiedad que medimos, por ejemplo, en laboratorio con ensayos como: compresión simple, corte simple, corte directo, triaxial, y depende del suelo y de las condiciones del ensayo. Mientras que la capacidad de carga del sistema suelo-cimentación es la carga última que puede soportar un sistema de fundación dentro del suelo, y depende no solo del suelo y las condiciones externas, sino también de la geometría de la fundación. La capacidad de carga es usualmente presentada con su valor admisible, que surge de dividir la capacidad de carga última por el factor de seguridad seleccionado. Generalmente hay dos criterios para establecer la capacidad de carga del sistema suelo-cimentación, a saber: a) el criterio de resistencia, y b) el criterio de asentamiento tolerable. Se decide por el valor más pequeño que resulte entre ambos.

Para la estimación de la capacidad de carga del sistema suelo-cimentación se pueden utilizar desde formulaciones cerradas como las de Terzaghi, Meherhoff, o bien soluciones con el método de elementos finitos. En cualquier caso, la resistencia del suelo compactado en el relleno que sirve de fundación o asiento a la estructura pesará de forma muy importante en el resultado final. Sabiendo esto, es crucial estudiar y establecer la relación entre el grado de compactación y la resistencia del suelo compactado, con el fin de establecer y especificar un grado mínimo de compactación que garantice la resistencia requerida.

A continuación te damos algunos consejos para realizar esto y evitar errores que podrían salir muy costosos:

1. Asegúrate de hacer el diseño del suelo compactado. Para realizarlo necesitas obtener una curva de diseño.

Curva de diseño

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 SoilDesingerTM de RAMCODES a partir de ensayos de CBR, triaxial estático o cíclico.

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.

2. Obtén una curva de diseño con estos 5 pasos [Infografía]:

3. Atención con prefijar el rango de grado de compactación mínima; podrías estar perdiendo mucho dinero y tiempo:

Cómo ahorrar tiempo y dinero compactando suelo

La pirámide de diseño es una construcción gráfica que muestra el orden jerárquico entre los tres diferentes criterios para diseñar un suelo compactado, a saber: el criterio de adecuación, ubicado en la base, el criterio del desempeño de campo, en el nivel inmediatamente superior y, finalmente, el criterio de la curva de diseño, ubicado en el tope de la pirámide.

De estos tres criterios, el método que usa curvas de diseño es el menos riesgoso debido a la reducida incertidumbre que produce conocer el comportamiento del suelo bajo las condiciones de hidratación y sobrecarga del proyecto. Pero también, y lo explicaremos en este artículo, es allí, en el cénit de pirámide de diseño, donde está potencialmente el ahorro de tiempo y dinero en la construcción.

Antes de abordar esta solución se precisa saber que la curva de diseño es un gráfico cartesiano que relaciona el grado de compactación (es decir, la densidad seca del suelo dividida por la densidad máxima seca del ensayo Proctor, expresado en porcentaje) con la resistencia del suelo, para condición de hidratación (expresada por el grado de saturación, o por el valor de succión) y sobrecarga (o presión de confinamiento) constantes.

Una curva de diseño se puede obtener directamente como resultado de un ensayo triaxial a succión controlada (Nivel 3a de la pirámide de diseño). O bien, de forma

indirecta con el software SoilDesigner de RAMCODES a partir de resultados de ensayos CBR o de triaxial con succión no controlada.

Diseñar un suelo significa establecer el grado mínimo de compactación necesario para que este material exhiba la resistencia requerida, bajo las particulares condiciones de hidratación y sobrecarga del proyecto. Tanto en estructuras de pavimento para carreteras, como en rellenos estructurales para fundación de edificaciones, es un especialista quien establece las condiciones de hidratación y sobrecarga; aunque es una realidad que con mucha frecuencia tales condiciones no aparecen en las especificaciones constructivas.

La gran mayoría, por no exagerar y decir que todas, las especificaciones constructivas para rellenos estructurales establecen el grado de compactación mínimo del suelo como el 95%. El criterio basado en la curva de diseño explica que no necesariamente este grado de compactación es el óptimo o el más seguro para compactar.

Por ejemplo, un material de suelo podría ser de una calidad tal que necesitara densificarse más allá de 95% del Proctor para alcanzar la resistencia requerida. En tal caso, especificar la compactación con al tradición del 95% podría llevar a la falla al relleno.

Por el contrario, un material de suelo podría ser de una calidad tan alta que solo requeriría densificarse a densidades de 90 o 92% del Proctor para alcanzar la resistencia de diseño. En un caso así, especificar la compactación al 95% del

Proctor equivaldría a malgastar el tiempo y el dinero, tal como se demuestra en la siguiente tabla obtenida del análisis de resultados de un terraplén de prueba.

Según esta tabla, y en las condiciones particulares del terraplén de prueba estudiado, bajar de 95% del Proctor al 92.5% representa un ahorro del 17% en tiempo-máquina, mientras que bajar al 90% representa hasta un 34% de ahorro. Esta cantidad de ahorro significó para el proyecto estudiado entre 450 mil y más de 800 mil dólares americanos en ahorro.

Queda demostrado entonces que diseñar en el tercer nivel de la pirámide de diseño no solo aumenta la seguridad estructural del relleno, sino que podría transformarse en un muy significativo ahorro de recursos.

4. No te dejes guiar solo por la clasificación del suelo. Lee aquí el error garrafal que puedes cometer:

¡Cuidado con dejarte guiar solo por la clasificación del suelo!

El año pasado atendimos acá en SOLESTUDIOS, la compañía consultora para la que trabajo, el caso de un cliente que solicitó un estudio de materiales de préstamo, o bancos de suelo, cercanos al sitio de su construcción para usar en rellenos estructurales al sur del estado venezolano de Anzoátegui. Este tipo de estudio lo estamos haciendo ya con regularidad y el número de solicitantes va aumentando consistentemente.

El estudio consiste en tomar muestras alteradas de suelo a través de calicatas en los lugares de los préstamos seleccionados. Luego, llevamos las muestras al laboratorio para hacer pruebas de clasificación (granulometría y límites de consistencia) y densificación (Proctor y gravedad específica). Además, para el diseño del suelo en el rango de hidratación de la zona climática correspondiente se realiza un experimento factorial de 15 puntos con CBR a humedad de compactación, y además un ensayo de CBR de 3 puntos a 4 días de inmersión en agua (sin escurrimiento), para simular 100% de saturación. El diseño se consigue tras analizar estos resultados con el software SoilDesigner de RAMCODES.

En uno de los préstamos encontramos este material, estimado lector, fíjate bien: grava limosa con clasificación (GM)s y A-1-b(0). La composición granulométrica resultó grava=68.6%, arena=18%, y finos=13.5%, y la plasticidad es LL=NL y LP=NP. Además, los resultados del ensayo de desgaste por abrasión en máquina de Los Ángeles arrojaron valores de apenas 35%.

¿Una belleza de material, no?

Pero esperen a ver el espectro de curvas de diseño que encontramos...

Figura 1. Espectro de curvas de diseño para grava limosa en el Sur de Anzoátegui

No es tarea difícil leer sus mentes desde aquí. Sí, es un resultado muy decepcionante para la expectativa dada por los ensayos de clasificación y resistencia a la abrasión; los valores de CBR para el rango de grados de hidratación entre 50 y 90% son realmente muy bajos.

El proyecto civil que estudiamos se encuentra en la zona climática número 3 de Venezuela que, según la actualización que hizo el Prof. José Vicente Heredia en su estudio de 2010, tiene la siguiente distribución de meses en el año de diseño:

Seco: 6 meses; Húmedo: 2 meses; Saturado: 4 meses

Con esta información, el software SoilDesigner arrojó los siguientes resultados de CBR de diseño para grados de compactación entre 94 y 98%.

Tabla 1. Resumen de resultados de diseño de suelos. Grava limosa al sur de Anzoátegui.

CBR-Condición(%)

Grado de compactación de referencia@94% @95% @98%

Seco (Sr=50%) 17 15 15Húmedo (Sr=65%) 9 9 10Saturado (Sr=65%) 2 3 6Diseño AASHTO 11 10 11

DMS Proctor Modificado 2070 kg/m3. Gs=2.64

De modo que el CBR de diseño, para el rango de grados de compactación 94-98% ronda entre 10 y 11%; lo que haría de esto un suelo natural completamente descartable para uso en rellenos estructurales.

Este resultado me sorprendió mucho y lo comparé con el de otra grava limosa que había analizado un par de años atrás en el norte del estado venezolano de Anzoátegui.

Grava limosa. GM, A-1-b(0). Composición: grava=62%, arena=25.2%, finos=12.8%. Plasticidad: LL=NL, LP=NP. Desgaste en máquina de Los Ángeles: 35-50%.

La siguiente figura muestra el espectro de curvas de diseño resultante.

Figura 2. Espectro de curvas de diseño para grava limosa al norte de Anzoátegui

¿Este sí se parece a lo que esperamos de una grava, no?

La tabla siguiente resume lo que sería el CBR de diseño de este suelo en la misma zona climática y en el mismo rango de grados de compactación.

Tabla 2. Resumen de resultados de diseño de suelos. Grava limosa al norte de Anzoátegui.

CBR-Condición(%)

Grado de compactación de referencia@94% @95% @98%

Seco (Sr=50%) 150 161 201Húmedo (Sr=70%) 47 79 141

Saturado (Sr=4D inmersión) 6 6 8Diseño AASHTO 84 96 127

DMS Proctor Modificado 1881 kg/m3. Gs=2.58

El CBR de diseño, para las mismas condiciones que la grava limosa del sur de Anzoátegui, es abrumadoramente más grande; está en el rango 80 a 127%.

Ahora viene la gran pregunta, ¿A qué se debe esta diferencia? No es la composición granulométrica. No es la plasticidad. No es la dureza de los agregados gruesos. Solo quedan la forma de la granulometría, la región geológica y la físico-química del suelo.

Las regiones geológicas son diferentes. La del sur de Anzoátegui tiene sedimentos arenosos de origen pluvial (transportados), usualmente muy redondeados. Los sedimentos del norte del estado, en cambio, provienen de la meteorización de un esquisto (residuales). Este hecho propiciaría dos cosas, a formas de agregado

diferentes y a físico-químicas diferentes, por tanto, respuestas mecánicas diferentes. Este estudio no incluyó medición de formas de agregado (v.g. caras producidas por fractura, angularidad de los finos), ni estudios físico-químicos (v.g., pH, concentración de iones de sodio, calcio).

Nota: en una clase con el profesor venezolano J.V. Heredia, ingeniero geólogo y notable geotecnista, le consulté sobre las diferencias geológicas entre las regiones a las que pertenecen estos suelos y sus consecuencias físico-químicas y me explica que, además de la diferencia granulométrica que apunté en mi explicación, los minerales de limo de los suelos en la Mesa de Guanipa (sur de Anzoátegui) son muy inestables ante el agua, lo que provoca colapsos en la estructura del suelo compactado no tratado.

La forma de la curva granulométrica también es diferentes, como lo demuestra la Figura 3. A la grava del sur del estado le faltan tamaños intermedios (arena), cosa que hace la gradación más uniforme, comparada con la grava del norte del estado.

Figura 3. Comparación de curvas granulométricas de los dos materiales

Este ejemplo nos recuerda, amigos, que debemos estar alerta y no dejarnos llevar solamente por la clasificación del suelo. Como bien lo dice la Pirámide de Diseño, es una condición muy vulnerable diseñar desde ahí. No habríamos podido encontrar estas impensadas diferencias entre estos dos materiales, aparentemente similares, sin un espectro de curvas de diseño, sin diseñar desde el tope de la pirámide.

Nota: en una clase con el profesor venezolano J.V. Heredia, ingeniero geólogo y notable geotecnista, le consulté sobre las diferencias geológicas entre las regiones a las que pertenecen estos suelos y sus consecuencias físico-químicas y me explica que, además de la diferencia granulométrica que apunté en mi explicación,

los minerales de limo de los suelos en la Mesa de Guanipa (sur de Anzoátegui) son muy inestables ante el agua, lo que provoca colapsos en la estructura del suelo compactado no tratado.

5. ¿Cuándo usar Proctor Estándar y cuándo usar Proctor Modificado? Lee esto y evita perder dinero en un reclamo legal y tu muy valioso prestigio:

El ensayo Proctor, cuándo usar el estándar o el modificado

Figura 1. Zanja con tubería.

El ensayo Proctor es prácticamente la referencia universal para el diseño y control de compactación de suelos mixtos (es decir, suelos que no son puramente limpios o cohesivos). Estoy seguro que muchos de ustedes han leído o escuchado que la versión original del Proctor es la que hoy llamamos «Estándar», mientras que las demandas a las pistas de los aeropuertos causadas por los aviones más pesados de la 2da Guerra Mundial hicieron que se aumentara la energía de compactación, lo que nos trajo el Proctor «Modificado».

Aunque aún no lo he visto escrito en una especificación, es práctica común en nuestros países que seleccionemos como referencia de compactación el Proctor Estándar cuando usamos equipo liviano de compactación (e.g., ranas, sapos, mini rodillos), y el Proctor Modificado cuando usamos equipo pesado (e.g., rodillos lisos, pata de cabra). Basar la decisión sobre cuál referencia utilizar, si Estándar o Modificado, tomando en cuenta el tamaño del equipo de compactación podría ser una decisión catastrófica, como veremos en el siguiente ejemplo.

Supongamos que, según su diseño de pavimentos, el relleno de sub-base para una calle requiere un material con CBR de 20%, bajo grado de saturación de 80%. Luego de construir el relleno de sub-base compactándolo con un rodillo de 8 toneladas, y colocar también el material de base, se debe realizar una zanja o trinchera transversal de metro y medio de profundidad para instalar una alcantarilla (ver Figura 1). Una vez excavada la trinchera, y extendida una cama de arena en el fondo de la misma, se coloca el tubo colector y luego se rellena la trinchera desde el lomo del tubo hasta el tope de la cota de sub-base utilizando el mismo material de suelo que se usó para construir la calle.

Como es costumbre, en un trabajo así se utiliza el Proctor Modificado como referencia para la compactación de la calle, pues se utiliza un compactador grande. Mientras que para el relleno dentro de la zanja, donde por razones de espacio solo se puede usar un compactador liviano, se utiliza el Proctor Estándar como referencia. No sé en sus países, pero aquí en mi ciudad, invariablemente, cuando se pone esta calle en servicio y, tras las lluvias, se dan las condiciones de hidratación previstas en el diseño de pavimentos, esta trinchera se hunde y hay que repararla. Si el constructor nos asegura que compactaron al 95% del Proctor, ¿cómo explicar qué fue lo que falló?

Esta es una falla típica del riesgoso Nivel 1 de la Pirámide de Diseño y que no puede ser explicada con la información, ni los criterios del nivel de receta pues simplemente allí no hay la ingeniería suficiente. Para saber qué es lo que falló debemos subir al menos al Nivel 3b y preguntárselo a una curva de diseño.

La que muestra la Figura 3 es la curva de diseño, obtenida con la aplicación de diseño simple del software SoilDesigner, para la arena arcillosa usada como material de sub-base en esta calle. Se aprecia en la gráfica que cuando se compacta este suelo al 95% del Proctor Modificado presentará CBR de 20%, bajo grado de saturación de 80%. Asumiendo la equivalencia típica de que el 95% del Proctor Estándar es igual al 90% del Proctor Modificado, se observa en la Figura 3 que la resistencia del suelo en la zanja presentaría CBR de apenas 5%, para 80% de saturación, lo que causaría la falla estructural del relleno y explicaría el hundimiento de la zanja, muy a pesar de haber compactado al 95% del Proctor Estándar.

Con esta información resulta obvio que no se debe utilizar esta arena arcillosa para rellenar la zanja si se usa equipo liviano de compactación. Ante la imposibilidad de usar un equipo más pesado por razones de espacio, entonces, una de las alternativas de solución sería rellenar la zanja con un material de mejor calidad, por ejemplo, una grava limosa cuya curva de diseño se muestra en la Figura 4. Con este material bastaría compactar el suelo al 93% del Proctor Modificado para que la estructura de pavimentos en la zanja sea solvente; que es algo que está en el rango del alcance de un compactador liviano.

Para un lector muy observador, como seguro eres, es sencillo especular que es muy difícil para cualquier suelo susceptible de hidratación (suelos con cohesión) desarrollar una resistencia moderada (como por ejemplo CBR de 20%) para grados de saturación tan importantes como 80%, si son compactados a bajos grados de compactación. De allí que las fallas por hundimiento en las zanjas y en los accesos a puentes sean sumamente recurrentes.

Como regla general, si se usa equipo liviano de compactación se debe cambiar a un suelo de mucha mayor calidad y, sobre todo, se debe verificar su resistencia a través de diseños típicos del Nivel 3 de la Pirámide de Diseño. Otra alternativa a considerar ante esta dificultad es la estabilización del suelo.

No nos engañemos, en el Nivel 1 de la Pirámide de Diseño no hay ingeniería, solo recetas.

6. Estas son tres formas de diseñar un suelo compactado. Asegúrate de usar la menos vulnerable:

Tres formas de diseñar un suelo compactado, ventajas y desventajas

En la construcción civil, qué duda cabe que el movimiento de tierras es la actividad más importante desde el punto de vista económico, además de su significancia en la estructura que se construye. Por lo tanto, diseñar el suelo compactado

adecuadamente es fundamental, ya sea para un relleno estructural para edificaciones o presas, o para el cuerpo de una carretera.

Compactación de rellenos

Tras más de 14 años de trabajos relacionados con la investigación, consultoría y construcción con suelos compactados, he identificado tres formas diferentes para diseñar un suelo compactado, cada una con ventajas y riesgos estratégicos para la construcción civil. Para facilitar la explicación de estas formas he ideado para la tecnología RAMCODES un diagrama llamado Pirámide de Diseño de Suelos Compactados, que paso a explicar a continuación.

Pirámide RAMCODES para diseño de suelo compactado

En la base de la pirámide está el Nivel 1 que llamo "La Receta". En este nivel el suelo compactado se diseña especificando el cumplimiento de una calidad según la clasificación y la dureza de las partículas del suelo, y se establece un grado mínimo de compactación, usualmente referido como un porcentaje de la densidad máxima del ensayo Proctor.

Curva del ensayo Proctor

La receta tiene la ventaja de ser simple de entender, especificar y llevar a cabo en el campo. Pero tiene la limitante de que no se hace referencia al desempeño mecánico del suelo (en el caso de la especificación por grado de compactación), ni se asocia a condiciones como el grado de saturación del suelo, ni el nivel de confinamiento al que está sometido, que son ambos factores muy importantes que controlan el comportamiento del suelo, por lo que existe el riesgo de ocurrencia de fallas.

La receta está tan extendida y su paradigma es ya tan fuerte que para muchos profesionales y auditores el hecho de que un suelo esté compactado al 95% del Proctor es la garantía suficiente de calidad.

Al siguiente nivel, o Nivel 2, lo llamo "Respuesta de campo": En este nivel, además de considerar los requerimientos de clasificación y competencia de partículas, se requiere que el suelo exhiba en el campo una respuesta o desempeño según el nivel solicitado. Existen dos alternativas para conseguir esto, a saber: a) ensayos de campo, y b) ensayos de laboratorio.

Los ensayos de campo se pueden hacer a través de pruebas de placa, cono penetrómetro dinámico, dispositivos portátiles para medir módulo elástico y de reacción (v.g. Geogauge), o dispositivos especiales instalados en compactadores de rodillo para estimar el módulo de reacción a partir de la respuesta de inercia de la capa compactada. Es decir, en vez de verificar un grado de compactación, en este nivel se mide directamente el desempeño (v.g. resistencia, módulo de reacción) de campo de la capa compactada (o el relleno completo) a través de cualquiera de los dispositivos nombrados.

Dispositivo portátil para medir módulo de reacción (Geogauge)

Por otro lado, para evaluar el desempeño de campo a través de ensayos de laboratorio se utilizan gráficos de contorno de la respuesta deseada dentro del plano humedad vs. densidad. Estos gráficos son comúnmente llamados "mapas de resistencia", y son obtenidos a partir de experimentos factoriales, tal como se especifica en la norma venezolana Fondonorma para carreteras. En los mapas de resistencia el diseñador puede establecer regiones para todas las posibles combinaciones de humedad y densidad seca que cumplen tienen el nivel de respuesta requerido; a estas regiones se les llama "regiones de aceptación".

Mapa de resistencia

El principal riesgo del enfoque de este nivel, tanto la verificación en campo con dispositivos de medición directa o indirectamente a través de los mapas de resistencia, es que el diseño del suelo es verificado en la condición de hidratación

"tal como se compactó", y no en la condición de saturación de diseño. En consecuencia, si por ejemplo el suelo se humedece más allá del estado de hidratación compactado, entonces podría sobrevenir la falla.

En el tope de la pirámide está el Nivel 3, que llamo "Curva de diseño". Este nivel también toma en cuenta la calidad del material como en el Nivel 1, pero se requiere además que el suelo exhiba la respuesta de campo deseada, bajo las particulares condiciones de sobrecarga e hidratación del proyecto; que es exactamente la definición de curva de diseño. Como consecuencia de esto, la única forma de realizar un diseño confiable del suelo es precisamente usando el Nivel 3 de la Pirámide de RAMCODES. En este nivel existen dos subniveles que toman en cuenta si la succión es o no controlada durante la prueba. Recordemos que la succión es la variable fundamental para describir el comportamiento del suelo no saturado, que es la categoría a la que pertenece el suelo compactado.

En el Nivel 3a la succión en el suelo se controla durante el ensayo en cámaras triaxiales con dispositivos especiales y software. Los especímenes de suelo compactado pueden ser ensayados manteniendo el nivel de succión conseguido en la condición "tal como se compactó", a partir de una trayectoria de hidratación (pérdida de succión), a partir de una trayectoria de deshitratación (ganancia de succión), o a partir de ciclos de hidratación-secado. También, este nivel tiene las condiciones apropiadas para estudiar el efecto de hidratación por sumergencia en la respuesta del suelo. El nivel 3a es claramente el ambiente ideal para obtener una curva de diseño confiable para poder diseñar el suelo al nivel de riesgo más bajo posible. El Nivel 3a constituye el nivel avanzado del método de diseño de suelos compactados de RAMCODES.

Equipo triaxial a succión controlada

En el Nivel 3b la succión no puede ser controlada debido a que los dispositivos usados en los ensayos no están facultados para ello. Las cámaras triaxiales, con carga monotónica o cíclica, el CBR, con carga monotónica o repetida, son ejemplos típicos de tales dispositivos. Sin embargo, si se utiliza una técnica gráfica especial de RAMCODES, automatizada bajo el algoritmo del software SoilDesignerTM, los resultados de estos ensayos en la condición "tal como se compactó", sí podrían producir curvas de diseño para diferentes grados de saturación, típicamente en el rango de trabajo de 50 a 90%. La técnica de RAMCODES incluye la realización de experimentos factoriales para rangos de humedad y de energía de compactación. Los resultados de estos ensayos son luego analizados por el software, que finalmente produce las curvas de diseño requeridas. El Nivel 3b es un nivel de aproximación al Nivel 3a para especímenes ensayados en condición "tal como se compactó", y constituye el nivel básico del método de diseño de suelos compactados de RAMCODES.

Curvas de diseño del SoilDesigner

El riesgo de diseñar en el Nivel 3b es la incertidumbre de estimar la respuesta de un suelo compactado, considerando un grado de saturación cualquiera, que ha pasado por una trayectoria de hidratación y/o secado, a partir de los resultados de un suelo compactado en condición "tal como se compactó", que no fue sometido a ninguna trayectoria de hidratación y/o secado.

La realidad es que, para el asombro general, la gran mayoría de los proyectos que involucran suelos compactados son diseñados a nivel de la receta.

¿Quieres saber todavía más? Descarga esta Prezi gratuita que explica todos estos conceptos: http://blogramcodes.blogspot.com/2013/01/descarga-ya-tu-prezi-de-suelos.html

Finalmente, recuerda: no existe ninguna emergencia que justifique no estudiar la relación entre la resistencia y el grado de compactación del suelo en un relleno. No te dejes presionar porque el remedio podría ser peor que la enfermedad.