suelos confinados pre-esforzados
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SUELOS CONFINADOS
PRE-ESFORZADOS
Arena del Guamo, Colombia
Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Bogotá D.C., Junio de 2016
Luis Alejandro Gámez Salazar Proyecto de Grado en Ingeniería Civil
Bernardo Caicedo Hormaza PhD., Asesor de Proyecto
A mis abuelos Sergio y Efrain
Q.E.P.D
i
Contenido
Introducción .......................................................................................................................................1
Capítulo 1 Arena: Origen y Tipos .................................................................................................2
1.1 Origen de la Arena ..............................................................................................................2
1.1.1 Arena del Guamo ........................................................................................................3
1.1.2 Arena del Peña ...........................................................................................................4
1.1.3 Arena de Rio ...............................................................................................................5
Capítulo 2 Mecánica de Materiales .............................................................................................7
2.1 Flexión ................................................................................................................................7
2.2 Deflexión ............................................................................................................................9
Capítulo 3 Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados .......................................................11
3.1 Descripción de Materiales y Montaje Inicial .....................................................................11
3.2 Resultados Montaje Inicial ...............................................................................................13
3.3 Resultados Montaje Modificado ......................................................................................15
Capítulo 4 Comparación de Materiales......................................................................................21
4.1 Comparación entre Arenas ...............................................................................................21
4.2 Comparación con otros Materiales ..................................................................................24
Capítulo 5 Conclusiones .............................................................................................................26
Bibliografía .......................................................................................................................................28
ii
Í ndice de Figuras
Figura 1.1 Arena del Guamo. ..............................................................................................................3
Figura 1.2 Granulometría arena del Guamo, Colombia. (Patiño, 2006) .............................................4
Figura 1.3 Arena de Peña. ..................................................................................................................4
Figura 1.4. Granulometría arena de Peña. (IDRD, 2014) ....................................................................5
Figura 1.5 Arena de rio .......................................................................................................................5
Figura 1.6. Granulometría arena de Rio. (ICONTEC, 2000) .................................................................6
Figura 2.1. Sección longitudinal vertical elemento sometido a flexión. .............................................8
Figura 3.1 Marco realizado para llevar a cabo los ensayos a flexión. ...............................................12
Figura 3.2 Montaje inicial para el ensayo a flexión de los suelos confinados pre-esforzados. .........12
Figura 3.3 Carga vertical / Carga lateral vs deflexión. Especímenes ensayados con el montaje inicial.
E = Ensayo, CV = Carga Vertical, CL = Carga Lateral. .........................................................................13
Figura 3.4 Deflexión del ejemplar durante el ensayo y deformación de las barras de acero al final del
ensayo. .............................................................................................................................................14
Figura 3.5 Carga vertical soportada por el ejemplar cuando se reduce la distancia entre apoyos a 30
cm. ...................................................................................................................................................15
Figura 3.6 Montaje final para el ensayo a flexión de los suelos confinados pre-esforzados. ...........16
Figura 3.7 Ensayos realizados con el montaje modificado para determinar los órdenes de magnitud
de la deflexión y resistencia a flexión. E=Ejemplar, CV= Carga Vertical, CL = Carga Lateral. ............17
Figura 3.8 Aporte a flexión de cada uno de los materiales que compone los ejemplares de suelos
confinados pre-esforzados. ..............................................................................................................17
Figura 3.9 Ejemplar con arena del Guamo suelta. Sellado con tapas de PVC en los extremos. ........18
Figura 3.10 Resistencia a flexión de los ejemplares para tres casos: Arena del Guamo compactada,
Arena del Guamo compactada sin refuerzo, Arena del Guamo suelta con refuerzo. .......................19
Figura 4.1 Resistencia a flexión arena del Guamo, arena de Rio y arena de Peña............................22
Figura 4.2 Ejemplo de gráfico utilizado para determinar el módulo de elasticidad de los ejemplares
de suelos confinados pre-esforzados. ..............................................................................................23
iii
Figura 4.3 Familia de materiales con los cuales es comparable el módulo de elasticidad de los
ejemplares elaborados con arena del Guamo (Granta Design Limited, 2015). ................................24
Figura 4.4 Materiales con módulo de elasticidad similar a la arena del Guamo confinada pre-
esforzada (Granta Design Limited, 2015). .......................................................................................25
iv
Í ndice de Tablas
Tabla 3.1 Materiales utilizados para realizar los ejemplares. ...........................................................11
Tabla 3.2 Aporte a flexión de cada uno de los materiales que compone los ejemplares de suelo
confinado pre-esforzado. .................................................................................................................18
Tabla 3.3 Resumen datos obtenidos con los ensayos realizados en el capítulo 2. ...........................19
Tabla 3.4 Estadísticas descriptivas resistencia a flexión suelos confinados pre-esforzados con arena
del Guamo. .......................................................................................................................................20
Tabla 4.1 Módulo de elasticidad calculado a partir de los ensayos realizados con los suelos
confinados pre-esforzados. ..............................................................................................................23
Tabla 4.2 Descripción de los materiales con módulo de elasticidad similar a la arena del Guamo
confinada pre-esforzada. (Granta Design Limited, 2015). ................................................................24
Íntroduccio n
La arena del Guamo es un material nacional utilizado desde hace algún tiempo en el sector de la
construcción colombiana. Se utiliza principalmente para determinar la densidad de los suelos en
campo por medio del método del cono de arena. El grupo de investigación en Geotecnia de la
Universidad de los Andes ha desarrollado estudios para determinar propiedades y modelos
constitutivos que permitan predecir el comportamiento de este material en tesis de maestría
desarrolladas por Arias (2006), Patiño (2006), Saloque (2008), Gómez (2010) y Jiménez (2011).
El estudio de los Suelos Confinados Pre-Esforzados nace como una iniciativa que busca proyectarse
en el campo de la ingeniería de pavimentos, como posibles sustitutos de bases y sub-bases
granulares. El nombre de Suelos Confinados Pre-esforzados hace referencia al confinamiento de un
material granular de tipo arenoso en un tubo de PVC, el cual contiene en su interior una barra de
acero roscada y dos tapas de aluminio que sellan los extremos del tubo. Con ayuda de tuercas
hexagonales, las tapas en los extremos se ajustan y generan un pre-esfuerzo en el suelo que se
encuentra confinado por el tubo de PVC.
Gran parte de este documento se enfoca en el comportamiento mecánico a flexión de ejemplares
de Suelos Confinados Pre-esforzados fabricados con arena del Guamo. Se realizaron ensayos a
flexión denominados “3-point test” para determinar si existe relación entre el pre-esfuerzo y la
resistencia máxima a flexión de los tubos llenos con arena del Guamo. Con parámetros como el
módulo de elasticidad a flexión, carga máxima y deflexión, los resultados de los ensayos se
contrastaron con ensayos en los que se utilizó arena de Peña y arena de Río para fabricar los
ejemplares de Suelos Confinados Pre-esforzados. Adicionalmente, por medio del módulo de
elasticidad a flexión se comparó el comportamiento del material estudiado con otros materiales
utilizados en diferentes campos de la industria.
Capítulo 1 Arena: Origen y Tipos
La arena nace como el producto de la meteorización y erosión de las rocas sedimentarias. Procesos
físicos y químicos desintegran la roca madre en partículas pequeñas, las cuales son transportadas
por agentes ambientales a distintos lugares en los cuales se depositan. El proceso de transporte es
uno de los principales actores que influyen en la forma de los granos de arena, ya que la abrasión y
el desgaste determinan la angularidad de las partículas. En la primera parte de éste capítulo se
hablará del origen de las arenas. Después, se discutirá sobre el origen y las propiedades de las arenas
utilizadas en éste proyecto: Arena del Guamo, Arena de Peña y Arena de Río.
1.1 Origen de la Arena
La geología clasifica las rocas según su origen en tres grandes familias: rocas ígneas, rocas
sedimentarias y rocas metamórficas. Las rocas ígneas son aquellas que se forman a partir del
enfriamiento de magma, el cual se puede enfriar rápidamente en la superficie terrestre por la
actividad volcánica o lentamente en el interior de la tierra originando rocas plutónicas. Las rocas
sedimentarias se forman en zonas superficiales de la corteza terrestre como parte de los procesos
de meteorización y erosión, los sedimentos son material rocoso que ha sufrido algún tipo de
meteorización (mecánica o química) y posteriormente han sido transportados a otros sitios. Cuando
los sedimentos permanecen en el mismo lugar donde fueron meteorizados, reciben el nombre de
suelos residuales; por otra parte, si los sedimentos fueron erosionados, reciben el nombre del
proceso mediante el cual fueron transportados (depósitos aluviales, lacustres, glaciares, etc.) (Das,
2007). Las rocas metamórficas son rocas que han experimentado cambios elevados de temperatura,
presión y humedad; estos procesos, llamados metamorfismos, usualmente ocurren en capas bajo
la superficie terrestre, cercanas al núcleo de la tierra (Hefferan & O'Brien, 2010).
Existen también sub-clasificaciones en las familias de rocas. En el caso de las rocas sedimentarias,
se pueden clasificar dependiendo el tipo de sedimento en: detríticas, orgánicas y químicas. Los
Capítulo 1. Arena: Origen y Tipos ICYA 3102
3
sedimentos orgánicos son el producto de la síntesis orgánica de conchas, dientes, huesos y
materiales celulares compuestos por moléculas orgánicas. Los sedimentos químicos provienen de
la precipitación de materiales inorgánicos como los cristales minerales. Los sedimentos detríticos
son productos sólidos de la meteorización, que comprenden la mayoría de partículas de grava, arena
y limo. Este último tipo de sedimentos comprende el 75% de la totalidad de sedimentos sobre la
corteza terrestre, siendo de gran importancia tanto para la agricultura como para la construcción
(Hefferan & O'Brien, 2010).
Las partículas de arena son fragmentos no cementados de rocas sedimentarias con tamaños entre
0.06 y 2.0 mm, que se pueden encontrar tanto en estado suelto como densamente compactadas.
Los granos de arena poseen formas según el grado de desgaste por abrasión; los granos angulosos
indican un corto periodo de desgaste, mientras que los granos redondeados indican un alto grado
de desgaste (Borrero, 1999).
1.1.1 Arena del Guamo
Esta arena proviene del municipio del Guamo - Tolima, ubicado a tres horas y media de Bogotá. Ha
sido objeto de estudios en instituciones expertas en geotécnica, especialmente en el grupo de
investigación de Geotecnia de la Universidad de los Andes. Se caracteriza por tener granos de
colores gris claro, negros y traslucidos (Figura 1.1). Según Gómez (2010), la morfología de las
partículas del arena del Guamo es sub-angular; lo cual permite identificar un nivel de abrasión medio
en los granos.
Figura 1.1 Arena del Guamo.
La arena del Guamo posee un coeficiente de uniformidad 𝐶𝑢 = 2.42, lo que permite afirmar que el
material granular está compuesto en su mayoría por partículas de tamaño uniforme como se
observa en la Figura 1.2. Propiedades adicionales de la arena del Guamo fueron estudiadas por Arias
Capítulo 1. Arena: Origen y Tipos ICYA 3102
4
(2006), Patiño (2006), Saloque (2008), Gómez (2010) y Jiménez (2011) dentro del grupo de
investigación en Geotecnia de la Universidad de los Andes, con el fin de desarrollar modelos que
permitieran predecir el comportamiento mecánico de la arena.
Figura 1.2 Granulometría arena del Guamo, Colombia. (Patiño, 2006)
1.1.2 Arena del Peña
La arena de peña es una arena fina de tipo aluvial utilizada en la instalación de baldosas, pañetes de
muros, pavimentos adoquinados, entre otros diversos usos en obras civiles. Esta arena se debe
pasar por un tamiz con aberturas de 2.5 mm de ancho antes de ser utilizada, con el fin de eliminar
partículas sobre dimensionadas, material vegetal y otros contaminantes. Se caracteriza por ser de
color amarillo (Figura 1.3) y por la cohesión aparente que desarrollan sus partículas en presencia de
humedad relativamente baja.
Figura 1.3 Arena de Peña.
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0.1 1 10
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]
Abertura de tamiz [mm]
Arena del Guamo
Capítulo 1. Arena: Origen y Tipos ICYA 3102
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En la Figura 1.4 se muestra la granulometría característica de la arena de peña, los porcentajes que
pasan cada tamiz fueron obtenidos del manual de especificaciones técnicas de diseño y construcción
de parques y escenarios públicos de Bogotá D.C. (IDRD, 2014). Esta arena posee un coeficiente de
uniformidad 𝐶𝑢 = 4.47, lo cual permite afirmar que las partículas están bien gradadas.
Figura 1.4. Granulometría arena de Peña. (IDRD, 2014)
1.1.3 Arena de Rio
La arena de Rio es utilizada como agregado en la fabricación de concreto para obras civiles. Se
caracteriza por tener agregados finos y gruesos, por lo cual en esta arena se observan rocas hasta
300 veces más grandes que las partículas más finas (Figura 1.5). Según la NTC 174 (ICONTEC, 2000),
el agregado fino puede estar compuesto por arena natural, arena triturada o una combinación de
ambas. En cuanto a los agregados gruesos, estos pueden componerse por grava, grava triturada,
roca triturada o una combinación de los materiales mencionados.
Figura 1.5 Arena de rio
0
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0.01 0.1 1 10
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Abertura de tamiz [mm]
Arena de Peña
Capítulo 1. Arena: Origen y Tipos ICYA 3102
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En la Figura 1.6 se muestra la granulometría característica de la arena del rio. Estos valores fueron
obtenidos por medio de un análisis granulométrico de agregados para concreto, facilitados por el
laboratorio de estructuras de la Universidad de los Andes. En el gráfico se puede observar que la
granulometría del material cubre un amplio rango con diferentes tamaños de agregados; los
agregados finos presentan una curva granulométrica bien gradada, mientras que los agregados
gruesos representan una gradación uniforme.
Figura 1.6. Granulometría arena de Rio. (ICONTEC, 2000)
0
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[%]
Abertura de tamiz [mm]
Arena de rio
Agregado Grueso
Agregado Fino
Capítulo 2 Meca nica de Materiales
La flexión es un concepto muy importante, pues se utiliza en el diseño de componentes estructurales
y máquinas. El comportamiento mecánico a flexión de las arenas no ha sido ampliamente estudiado
debido a las dificultades que conlleva realizar una muestra. Las partículas de arena seca carecen de
cohesión, por lo cual un ensayo a flexión (que produce esfuerzos de tensión, compresión y cortante
simultáneamente) desintegraría el espécimen antes de obtener algún resultado. No obstante, es
posible utilizar un material para contener la arena y determinar el aporte que realiza el material de
confinamiento a la resistencia a flexión. En este capítulo se explicarán los conceptos relevantes del
comportamiento mecánico a flexión de los materiales y la importancia de la deflexión para
determinar el módulo de elasticidad a flexión de los materiales.
2.1 Flexión
Se dice que un elemento está sometido a flexión cuando pares iguales y opuestos actúan en el
mismo plano longitudinal. En lo que concierne al estudio de los suelos confinados pre-esforzados,
la flexión será utilizada para estudiar la respuesta mecánica de los especímenes ante una carga
puntual localizada en el centro de la luz. A continuación, se explicarán conceptos relacionados con
esfuerzos y deformaciones en elementos prismáticos sometidos a flexión; los resultados obtenidos
podrán ser extrapolados al caso de los especímenes circulares, ya que la sección transversal posee
dos planos de simetría al igual que el ejemplar prismático que se analizará.
En la Figura 2.1 se muestra la sección longitudinal vertical de un elemento prismático que está
sometido a flexión. La longitud 𝐿 del elemento no deformado es equivalente a la distancia FG, la
cual puede ser descrita por el ángulo 𝜃 y el radio del círculo 𝜌 por medio de la expresión
𝐿 = 𝜌𝜃 (1)
Capítulo 2. Mecánica de Materiales ICYA 3102
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Ahora, al considerar el arco QR localizado a una distancia 𝑦 de la superficie neutra, la longitud 𝐿′ =
(𝜌 − 𝑦)𝜃. Ya que la longitud inicial del arco QR era 𝐿, se tiene que la deformación de QR es 𝛿 = 𝐿′ −
𝐿 que es igual a 𝛿 = (𝜌 − 𝑦)𝜃 − 𝜌𝜃 = −𝑦𝜃.
Figura 2.1. Sección longitudinal vertical elemento sometido a flexión.
La deformación unitaria longitudinal 휀 del elemento QR se encuentra al dividir la deformación entre
la longitud original 𝐿 de QR, lo que da como resultado
휀 =𝛿
𝐿=
−𝑦𝜃
𝜌𝜃=
−𝑦
𝜌 (2)
El signo negativo se obtiene dado que se supuso un momento flector positivo sobre el elemento.
Puesto que todas las secciones deben permanecer planas, las deformaciones son idénticas en todos
los planos paralelos al plano de simetría y por lo tanto la deformación unitaria longitudinal varía
linealmente con la distancia 𝑦 desde la superficie neutra. Si se denomina 𝑐 a la distancia máxima
desde la superficie neutra hasta la fibra más lejana a compresión, la deformación máxima se puede
expresar como 휀𝑚á𝑥 = 𝑐/𝜌; despejando 𝜌 en 휀𝑚á𝑥 y reemplazando en (2) se obtiene que
휀 = −𝑦
𝑐 ∙ 휀𝑚á𝑥 (3)
Hasta este punto se ha encontrado que las deformaciones en la sección transversal varían
linealmente con la distancia desde el eje neutro. Ahora, es necesario determinar dónde se
encuentra localizado el eje neutro de la sección transversal; esto es fácil de determinar si el material
presenta un comportamiento elástico que permita utilizar la ley de Hooke. Al expresar la
deformación unitaria de (3) en términos del módulo de Young del material y el esfuerzo a flexión se
obtiene la siguiente expresión
Capítulo 2. Mecánica de Materiales ICYA 3102
9
𝜎𝑥 = −𝑦
𝑐 ∙ 𝜎𝑚á𝑥 (4)
Con ayuda de estática, la sumatoria de fuerzas en el eje longitudinal del elemento permite deducir
que el eje neutro pasa por el centroide de la sección transversal, siempre y cuando los esfuerzos
permanecen en el rango elástico (Beer, 2012). De lo anterior, se puede hallar la expresión de
esfuerzo a flexión en el rango elástico como
𝜎 =𝑀𝑐
𝐼
(5)
La curvatura del eje neutro sirve para describir la deformación del elemento causada por el
momento flector. Se define como el inverso del radio 𝜌 (Figura 2.1) y puede obtenerse de (2) como
1
𝜌=
휀
𝑐 (6)
Considerando el rango elástico (ley de Hooke 𝜎 = 𝐸휀), al despejar 휀, incorporar (5) y reemplazarlo
en (6), se obtiene la (7) para determinar la curvatura de un elemento
1
𝜌=
𝑀
𝐸𝐼 (7)
En el rango plástico de los materiales, las ecuaciones encontradas anteriormente con ayuda de la
ley de Hooke no tienen validez y por lo tanto es necesario encontrar una expresión que describa los
esfuerzos plásticos. Las ecuaciones (2) y (3) pueden ser utilizadas ya que no se utilizaron
suposiciones de elasticidad para deducirlas, lo cual significa que las deformaciones siguen cambian
linealmente con la distancia desde el eje neutro de la sección. Sin embargo, la mecánica de
materiales ha demostrado que los esfuerzos en la sección transversal de un elemento con
deformaciones plásticas sigue el comportamiento de una función polinómica que debe encontrarse
experimentalmente (Beer, 2012). Las ecuaciones de esfuerzo a flexión en el rango elástico pueden
ser utilizadas cuando el material presenta un comportamiento plástico bajo dos condiciones:
primero, es necesario que el cuerpo posea tanto un plano vertical de simetría como uno
longitudinal. Segundo, la curva de esfuerzo-deformación debe ser la misma en tensión y en
compresión (Beer, 2012).
2.2 Deflexión
La deflexión 𝛿 permite describir el desplazamiento vertical de un punto del elemento cuando éste
es sometido a flexión. En el rango elástico de un material es posible determinar el desplazamiento
de un punto sobre el elemento por medio de la ecuación de la curva elástica. La curvatura de una
Capítulo 2. Mecánica de Materiales ICYA 3102
10
curva plana en un punto de la curva es representada por medio de una función que involucra la
primera y segunda derivada de la función de la curva elástica. Sin embargo, en la curva elástica de
una viga, el cambio de pendiente 𝑑𝑦/𝑑𝑥 es muy pequeño y su cuadrado es despreciable con
respecto a la unidad; por tal motivo, es posible afirmar que la curvatura 1/𝜌 es igual a 𝑑2𝑦/𝑑𝑥2,
que al ser reemplazado en (7) es igual la siguiente expresión (Beer, 2012).
𝑑2𝑦
𝑑𝑥2 =𝑀(𝑥)
𝐸𝐼
(8)
La ecuación de la curva elástica para una viga simplemente apoyada con una carga puntual en el
centro, se puede encontrar por medio del método de análisis estructural de la doble integración.
Una vez se define la ecuación de momentos para la viga y se establecen las condiciones de borde,
la ecuación (8) se transforma en (9). Esta última ecuación permite determinar la deflexión máxima
del elemento sometido a flexión dentro del rango elástico del material.
𝑦𝑚á𝑥 = −𝑃𝐿3
48𝐸𝐼
(9)
En la ecuación (9), 𝑃 es la carga puntual en el centro de la viga, 𝐿 es la longitud del elemento, 𝐼 el
momento de inercia de la sección transversal y 𝐸 es el módulo elástico del material. El signo negativo
de la expresión tiene en cuenta que el elemento presenta una curvatura cóncava hacia arriba
cuando es flexionado.
Los ensayos a flexión son una combinación de esfuerzos a tensión, compresión y cortantes en el
material, con la máxima tracción y compresión en las superficies exteriores y el máximo esfuerzo
cortante a lo largo del eje neutro. Como resultado, el módulo de elasticidad a flexión puede diferir
del módulo a tensión o compresión hasta en un factor de 2.
Capítulo 3 Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados
El estudio de los suelos confinados pre-esforzados con arena del Guamo se inició con un montaje
de calibración que permitiera determinar los órdenes de magnitud de las deflexiones y las cargas
que soporta el espécimen diseñado. En éste capítulo se explicará en detalle los materiales utilizados
y el montaje experimental propuesto para determinar el comportamiento mecánico a flexión de los
suelos confinados pre-esforzados. Posteriormente, se discutirán los resultados encontrados junto
con las posibles modificaciones al montaje.
3.1 Descripción de Materiales y Montaje Inicial
Los ejemplares para los ensayos se hicieron con los materiales listados en la Tabla 3.1. La idea es
introducir la barra roscada dentro del tubo de PVC y colocar una tapa de aluminio en la parte inferior
del tubo junto con una tuerca hexagonal para sellar un extremo. Después, se introduce arena del
Guamo dentro del tubo hasta llenarlo completamente. Por último, se coloca una segunda tapa de
aluminio en el extremo superior del tubo asegurándola con una tuerca hexagonal. El propósito del
tubo de PVC es confinar la arena y por medio de las tuercas hexagonales se impone un esfuerzo
inicial que tiene como objetivo mantener la arena compacta mientras se ejecuta el ensayo.
Tabla 3.1 Materiales utilizados para realizar los ejemplares.
Elemento Material Descripción
Tubo PVC ф 1 ¼'' - 70 cm
Barra Roscada Acero ф ½'' - 80 cm
Tuerca Hexagonal Acero G2 UNC ½''
Tapas Aluminio ф 1 ¼''
Para fallar los tubos a flexión fue necesario elaborar un marco con luz entre apoyos de 60 cm. En la
parte inferior del marco se conecta el actuador electrónico EXLAR®, el cual se encarga de imponer
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
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una carga en el centro de los especímenes; en la parte superior se colocaron dos platinas con tal
que el desplazamiento de los apoyos fuera insignificante al momento de determinar la deflexión de
los ejemplares (Figura 3.1).
Figura 3.1 Marco realizado para llevar a cabo los ensayos a flexión.
La recolección de datos se hizo por medio de dos celdas de carga, una ubicada en la parte central
de la luz (con capacidad de 1000 kgf) y la otra localizada entre la tuerca hexagonal y la tapa de
aluminio (con capacidad de 500 kgf). En la Figura 3.2 se muestra el montaje ensamblado y preparado
para realizar los ensayos.
Figura 3.2 Montaje inicial para el ensayo a flexión de los suelos confinados pre-esforzados.
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
13
3.2 Resultados Montaje Inicial
Inicialmente se ensayaron tres especímenes para evaluar la calidad del montaje. Se aplicaron tres
escalones de carga lateral, dentro del rango de 40kgf a 120 kgf, para generar el pre-esfuerzo del
material al interior del tubo. Una vez ajustado el pre-esfuerzo, el tubo lleno con arena del Guamo
se ajustaba en el marco mostrado en la Figura 3.1 de tal forma que quedara en contacto con los dos
apoyos. La distancia entre los apoyos era de 60 cm y la deflexión esperada era del orden de 30 mm.
Cabe destacar que los tubos se llenaron en tres tiempos: primero, se llenó el tubo hasta el primer
tercio, luego se compactaba la arena en el interior con ayuda de una barra delgada de aluminio y
por último se golpeaban las paredes del tubo para generar vibraciones y que así se acomodaran los
granos de arena. De igual forma se terminaban de llenar los dos tercios restantes del tubo.
(a)
(b)
(c)
Figura 3.3 Carga vertical / Carga lateral vs deflexión. Especímenes ensayados con el montaje inicial. E = Ensayo, CV = Carga Vertical, CL = Carga Lateral.
En la Figura 3.3 se muestran los resultados obtenidos al someter a flexión tres especímenes llenos
con arena del Guamo. Una conclusión clara es que independientemente del pre-esfuerzo aplicado,
las líneas que describen el comportamiento de Carga Vertical [kgf] vs. Deflexión siguen la misma
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
14
trayectoria en los tres ejemplares. Lo anterior pone en duda la efectividad del confinamiento y hace
pensar que la fricción entre las partículas de arena es tan alta que el pre-esfuerzo no se transmite a
lo largo de luz del tubo. La carga vertical soportada por los ejemplares posee una variación promedio
de 3.75% en el caso del espécimen 1, 6.21% en el espécimen 2 y 5.14% en el espécimen 3. En la
Figura 3.3(a)(b) se puede corroborar que el ejemplar con mayor variación de carga vertical
soportada fue el espécimen 2.
Respecto al pre-esfuerzo o carga lateral, se puede observar en la Figura 3.3(a) y Figura 3.3(b) que
este disminuye a medida que avanza el ensayo. En el espécimen 1 la carga lateral disminuye en
promedio 10.98%, mientras que en el espécimen 2 disminuye 6.43%. En la Figura 3.3(c) se observa
que la carga lateral aumenta, en promedio 13.33%.
En la Figura 3.4 se muestra la deflexión de los tubos llenos con arena del Guamo durante el ensayo
a flexión. Luego de los ensayos se encontró que tanto las barras de acero (Figura 3.4(b)) como el
tubo de PVC presentaban deformaciones residuales. Adicionalmente, en la Figura 3.3 se observa
que todos los especímenes soportaron una carga vertical aproximada de 125 kgf con una deflexión
máxima de 30 mm. El comportamiento de la línea carga vertical vs. deflexión permite inferir que los
ejemplares están en capacidad de soportar una mayor carga vertical y por lo tanto la deflexión será
superior. Debido a lo anterior, se decidió modificar el montaje teniendo en cuenta las limitaciones
que había en cuanto a la altura de los apoyos respecto a la base (la altura de los apoyos es de 60
mm y por lo tanto las deflexiones superiores a este valor no eran concluyentes para el experimento).
(a)
(b)
Figura 3.4 Deflexión del ejemplar durante el ensayo y deformación de las barras de acero al final del ensayo.
Al marco se le realizaron nuevas perforaciones con el fin de poder mover los apoyos 15 cm hacia el
centro del montaje. Los ensayos de aquí en adelante se llevaron a cabo con una luz entre apoyos de
30 cm y por lo tanto la longitud de los especímenes se redujo a la mitad.
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
15
Para determinar si la modificación al montaje era efectiva, se ensayó un nuevo tubo con arena del
Guamo y se encontró que el ejemplar resistía 75.25% más carga vertical en comparación a los
ensayos realizados anteriormente (Figura 3.5). Sin embargo, en este ensayo se sobrepasó la
capacidad de carga del actuador electrónico EXLAR®, el cual paró cuando la carga era de 231 kgf y
la deflexión 18 mm.
Figura 3.5 Carga vertical soportada por el ejemplar cuando se reduce la distancia entre apoyos a 30 cm.
3.3 Resultados Montaje Modificado
Los resultados conseguidos en la sección anterior mostraron la necesidad de reducir la luz entre
apoyos de 60 cm a 30 cm. Adicionalmente, con el último ensayo realizado se encontró que la carga
vertical aplicada por el actuador electrónico era insuficiente para estudiar la respuesta a flexión de
los tubos llenos con arena del Guamo. Es por ello que se decidió utilizar la máquina Digital Tritest
50 fabricada por la empresa ELE International que ejerce una carga máxima de 5 toneladas y es
empleada principalmente para realizar ensayos triaxiales en suelos. La platina base con los apoyos
(utilizada en los ensayos anteriores) se adaptó a esta máquina, dando como resultado el montaje
de la Figura 3.6.
En el nuevo montaje, era necesario determinar la deflexión y carga máxima que alcanzarían los
tubos para comprobar que el nuevo montaje arroja datos dicientes sobre el comportamiento
mecánico a flexión de los suelos confinados pre-esforzados. Por tal motivo se realizaron 4 ensayos,
cada uno con un pre-esfuerzo diferente, para obtener una idea de los órdenes de magnitud.
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20
Car
ga v
erti
cal [
kgf]
Deflexión [mm]
Ensayo Luz Reducida a 30 cm
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
16
Figura 3.6 Montaje final para el ensayo a flexión de los suelos confinados pre-esforzados.
Los resultados obtenidos muestran tres conclusiones importantes como se puede apreciar en la
Figura 3.7: primero, el suelo confinado pre-esforzado alcanza un nivel estable en resistencia a flexión
al sobrepasar una deflexión de 25 mm. Segundo, el material presenta un comportamiento plástico.
Tercero, el pre-esfuerzo no influye significativamente en la resistencia a flexión de los ejemplares al
igual que como sucedió en los primeros ensayos. Esto último permite deducir que la fricción entre
las partículas de arena es tan alta, que el pre-esfuerzo aplicado a los tubos es incapaz de transmitirse
a lo largo del ejemplar.
En la Figura 3.7 se observa que no todos los ensayos alcanzaron la misma deflexión, esto se debe a
que los ensayos se realizaron buscando un punto de estabilidad en el comportamiento a flexión del
material. Debido a que los especímenes mostraban la capacidad de resistir una mayor carga vertical,
se fue aumentando en cada ensayo la deflexión a la que era sometido cada ejemplar. La resistencia
a flexión del tubo con arena del Guamo presento una variación promedio de 5.26%; además, la
resistencia máxima a flexión aumentó 147.68% con respecto a los resultados obtenidos en el ensayo
inicial.
Hasta este punto, los ensayos han permitido conocer la respuesta a flexión de un material
compuesto conformado por: arena del Guamo, tubo de PVC y una barra roscada de acero. Por lo
tanto, es necesario conocer el aporte de cada material a la resistencia a flexión de los especímenes.
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
17
Figura 3.7 Ensayos realizados con el montaje modificado para determinar los órdenes de magnitud de la deflexión y resistencia a flexión. E=Ejemplar, CV= Carga Vertical, CL = Carga Lateral.
En la Figura 3.8 se muestran los resultados obtenidos al someter la barra de acero, el tubo de PVC y
uno de los ejemplares con arena del Guamo a flexión. A primera vista es evidente que la arena del
Guamo aporta gran parte de la resistencia a flexión del material compuesto.
Figura 3.8 Aporte a flexión de cada uno de los materiales que compone los ejemplares de suelos confinados pre-esforzados.
0
100
200
300
400
500
600
700
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Car
ga la
tera
l [kg
f]
Car
ga V
erti
cal [
kgf]
Deflexión [mm]
Ensayos Montaje Modificado
E1. CV E2. CV E3. CV E4. CV E1. CL E2. CL E3. CL E4. CL
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Car
ga V
erti
cal [
kgf]
Deflexión [mm]
Aporte a Flexión de los Materiales
Tubo PVC Barra Acero Material Compuesto
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
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A continuación, en la Tabla 3.2 se muestra el porcentaje de aporte a la flexión de cada uno de los
materiales tomando como punto de referencia una deflexión de 25 mm. Se puede concluir que la
mayor parte de la carga la recibe la barra de acero (33.45%) y la arena del Guamo (41.51%).
Tabla 3.2 Aporte a flexión de cada uno de los materiales que compone los ejemplares de suelo confinado pre-esforzado.
Material Aporte Resistencia a Flexión
Tubo PVC 25.04%
Barra Acero 33.45%
Arena del Guamo 41.51%
Todos los ensayos realizados han mostrado que los ejemplares resisten una carga similar sin
importar el pre-esfuerzo aplicado. Con ello surge el siguiente interrogante: si se fabrican los
especímenes con arena suelta, ¿tendrán la misma resistencia a flexión que los especímenes ya
ensayados? Para comprobarlo se fabricaron dos ejemplares similares a los que se venían fabricando,
a excepción de que la arena no se compactaba y las tapas de aluminio laterales no se ajustaban.
Luego de fallarlos a flexión, se encontró que el tubo con arena del Guamo suelta alcanzó 90.67% de
la resistencia máxima a flexión de los ejemplares con arena compacta. Con esto se concluye que el
pre-esfuerzo significa una diferencia de 9.33% en la resistencia máxima a flexión de los especímenes,
lo cual es insignificante en comparación a la magnitud de las cargas laterales aplicadas en los
primeros ensayos para lograr el máximo pre-esfuerzo.
Por último, se fabricó un ejemplar sin barra de acero y con arena del Guamo compactada para
determinar la necesidad del refuerzo en los especímenes. El tubo fue sellado en sus extremos con
tapas de PVC como se observa en la Figura 3.9. Una de las mayores dificultades con estos prototipos
fue llenarlos en su totalidad, ya que al colocar las tapas era inevitable que una pequeña porción del
tubo quedara sin arena y por lo tanto perdía efectividad la compactación.
Figura 3.9 Ejemplar con arena del Guamo suelta. Sellado con tapas de PVC en los extremos.
Con el ensayo a flexión del ejemplar se determinó que la arena del Guamo suelta sin barra de acero
alcanzó 56.92% de la resistencia máxima a flexión alcanzada por los ejemplares previos con refuerzo.
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
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Figura 3.10 Resistencia a flexión de los ejemplares para tres casos: Arena del Guamo compactada, Arena del Guamo compactada sin refuerzo, Arena del Guamo suelta con refuerzo.
En la Figura 3.10 se muestra la resistencia a flexión para tres casos: arena del Guamo compactada
con tapas laterales en PVC sin refuerzo, arena del Guamo suelta con refuerzo y arena del Guamo
compactada con refuerzo. La diferencia de resistencia máxima a flexión entre los ejemplares con
refuerzo y sin refuerzo es de 43.08%; lo anterior era de esperarse ya que como se mencionó en la
Tabla 3.2, la barra de acero aporta aproximadamente un tercio de la resistencia a flexión del material
compuesto.
A continuación, en la Tabla 3.3 se resumen los resultados obtenidos con los ensayos realizados en
este capítulo. En cada ejemplar se calculó el momento máximo a flexión por medio de la expresión
𝑀𝑚á𝑥 = 𝑃𝐿/4 .
Tabla 3.3 Resumen datos obtenidos con los ensayos realizados en el capítulo 2.
Ensayo Arena Refuerzo Carga máx. Momento máx. Deflexión
Compacta Suelta Si No [kgf] [N.m] [mm]
1 x x 334 251 33
2 x x 323 242 34
3 x x 333 249 30
4 x x 320 240 37
5 x x 320 240 38
6 x x 301 226 30
7 x X 315 236 35
8 x x 189 142 30
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20 25 30
Car
ga V
erti
cal [
kgf]
Deflexión [mm]
Arena del Guamo Suelta vs Compactada
Guamo Suelta (Sin Acero) G.S. 1 con Acero G.C. 1
Capítulo 3. Ensayos con Suelos Confinados Pre-esforzados ICYA 3102
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Siete de los ocho ensayos son comparables entre sí, puesto que se encontró, en discusiones
anteriores, que la arena del Guamo suelta y compactada poseen una resistencia similar a flexión. El
ensayo 8 no es equiparable con los otros ensayos ya que la ausencia de refuerzo representa una
diferencia significativa en la resistencia. Con los ensayos 1 al 7 se determinó el valor medio de la
carga máxima, el momento máximo y la deflexión de los ejemplares (Tabla 3.4). La deflexión posee
6.18% más variabilidad que el momento máximo a flexión; sin embargo, los coeficientes de variación
encontrados permiten afirmar que la muestra es homogénea y por lo tanto es representativa del
material fabricado con arena del Guamo.
Tabla 3.4 Estadísticas descriptivas resistencia a flexión suelos confinados pre-esforzados con arena del Guamo.
Carga máx. Momento máx. Deflexión
[kgf] [N.m] [mm]
µ 321 241 34
σ 11.16 8.37 3.27
C.V. 3.48% 3.48% 9.66%
Capítulo 4 Comparacio n de Materiales
A pesar de que los tubos llenos con arena del Guamo presentaron un comportamiento plástico, la
comparación con otros materiales será más sencilla si se determina el módulo elástico. Es por ello
que se tomará la primera parte de la curva carga vs deflexión, donde se presenta una pendiente
más marcada, y se encontrará el módulo de elasticidad a flexión del material compuesto por el tubo
de PVC, la barra de acero y la arena del Guamo. En la primera parte de este capítulo se comparará
la resistencia a flexión de ejemplares llenos con arena del Guamo, arena de Peña y arena de Rio.
Posteriormente, se utilizará la base de datos de materiales del programa CES Edupack® para
determinar a qué material se parece el material compuesto con arena del Guamo.
4.1 Comparación entre Arenas
Los resultados de los ensayos a flexión con especímenes fabricados con arena del Guamo,
evidencian un comportamiento plástico del material compuesto. En esta sección se desea comparar
la resistencia a flexión estudiada en el capítulo anterior, con especímenes fabricados con arena del
Rio y arena de Peña, materiales ampliamente utilizados en el sector de la construcción. Al igual que
en los ensayos realizados con arena del Guamo, los especímenes con arena del Rio y arena de Peña
fueron fabricados en dos tiempos. La arena era compactada en cada una de las fases de elaboración
con la finalidad de evitar grandes vacíos al interior de los ejemplares.
En la Figura 4.1 se muestran los resultados obtenidos al ensayar los nuevos ejemplares. En color azul
se representan los tubos con arena del guamo, en gris los especímenes con arena del rio y en
amarillo, aquellos que contenían arena de Peña. A simple vista se pueden hacer tres observaciones:
primero, la resistencia a flexión de los especímenes realizados con arena del Guamo es mayor que
la de los ejemplares que contenían arena del Rio y arena de Peña. Segundo, módulo elástico de los
tubos con arena del Guamo es mayor que el módulo de los tubos fabricados con las otras arenas.
Por último, las tres arenas presentan un comportamiento plástico.
Capítulo 4. Comparación de Materiales ICYA 3102
22
Figura 4.1 Resistencia a flexión arena del Guamo, arena de Rio y arena de Peña.
A pesar de haber afirmado que los ejemplares fabricados con distintas arenas siguen un
comportamiento plástico, es posible establecer una pequeña región al inicio de la curva en la cual
se puede aproximar el comportamiento mecánico del material a una respuesta elástica. Por medio
de la expresión (9) mencionada en el capítulo 1 se puede determinar el módulo elástico del material
en un ensayo a flexión; al graficar 𝑃𝐿3/48𝐼 vs 𝛿 se obtiene una línea recta cuya pendiente
corresponde al módulo elástico del material. 𝑃 corresponde al histórico de cargas aplicadas durante
el ensayo, 𝐿 es la distancia entre apoyos, 𝐼 hace referencia al momento de inercia de la sección
transversal y 𝛿 es la deflexión de los especímenes. Sin importar que los ejemplares tuvieran tres
materiales distintos en su composición, la inercia de la sección transversal fue calculada como la
inercia de una sección circular con diámetro 𝑑 = 42.3 𝑚𝑚.
En la Figura 4.2 se muestra un ejemplo del gráfico empleado para determinar el módulo de
elasticidad de los ejemplares de suelos confinados pre-esforzados. El rango elástico de los
especímenes se estableció entre 0 y 10 mm de deflexión, ya que en este intervalo la pendiente del
gráfico 𝑃𝐿3/48𝐼 vs 𝛿 poseía el mayor R2 cuando se hacía un ajuste lineal a los datos.
Capítulo 4. Comparación de Materiales ICYA 3102
23
Figura 4.2 Ejemplo de gráfico utilizado para determinar el módulo de elasticidad de los ejemplares de suelos confinados pre-esforzados.
A partir de los resultados obtenidos con los ensayos se determinó el módulo de elasticidad de cada
uno de los especímenes. En la Tabla 4.1 se muestra el módulo de elasticidad calculado en cada
ensayo, con estos datos es posible reafirmar una de las conclusiones de la Figura 4.1: el módulo de
elasticidad de los tubos con arena del Guamo es 34.68% mayor que el módulo de la arena de Rio y
62.85% mayor que el módulo de la arena de Peña.
Tabla 4.1 Módulo de elasticidad calculado a partir de los ensayos realizados con los suelos confinados pre-esforzados.
Ensayo E Guamo E Peña E Rio
[MPa] [MPa] [MPa]
1 669.30 365.89 422.76
2 628.12 380.20 487.68
3 670.87 415.51 479.94
4 613.99 412.76 525.64
5 628.41 397.17 467.97
µ 642.14 394.31 476.80
σ 26.18 21.24 37.12
C.V. 4.08% 5.39% 7.78%
En cuanto al resistencia máxima a flexión, se encontró que los ejemplares fabricados con arena de
peña y arena de rio alcanzaron en promedio el 87.66% y 88.30% de la resistencia máxima a flexión
de los especímenes fabricados con arena del Guamo.
y = 68.246xR² = 0.9974
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 2 4 6 8 10 12
PL^
3/4
8I [
kgf/
mm
]
δ [mm]
Guamo 1
Capítulo 4. Comparación de Materiales ICYA 3102
24
4.2 Comparación con otros Materiales
El software CES edupack® (2015) es una gran base de datos de materiales creada por el grupo Granta
Design. Por medio de esta herramienta es posible evaluar con cuales materiales es comparable el
material compuesto con arena del Guamo tratado en este documento. La comparación se hará
mediante el módulo de elasticidad derivado en la sección anterior, el cual corresponde a 642 ±
26 𝑀𝑃𝑎. En la Figura 4.3 se observa que los tubos con arena del Guamo son comparables con
materiales clasificados dentro de las familias: naturales, compuestos, espumas, plásticos,
elastómeros y cerámicos no técnicos.
Figura 4.3 Familia de materiales con los cuales es comparable el módulo de elasticidad de los ejemplares elaborados con arena del Guamo (Granta Design Limited, 2015).
A continuación, en la Tabla 4.2 se mencionan alguno de los materiales con módulo de elasticidad a
flexión similar al de la arena del Guamo confinada pre-esforzada. En la tabla se mencionan algunos
de los usos típicos del material y el orden de magnitud del módulo de elasticidad (los cuales se
muestran gráficamente en la Figura 4.4.).
Tabla 4.2 Descripción de los materiales con módulo de elasticidad similar a la arena del Guamo confinada pre-esforzada. (Granta Design Limited, 2015).
Nombre Familia Material Base E [MPa] Usos
Cativo Naturales Madera del trópico 650 - 730 Muebles, ebanistería,
carpintería
Cedar Naturales Madera suave 610 - 680 Sillas de estadios, laminado de pisos
Density (kg/m^3)10 100 1000 10000
Fle
xu
ral
mo
du
lus (
GP
a)
1e-5
1e-4
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
Plastics
Elastomers
Non-technical ceramics
Foams
Composites
Capítulo 4. Comparación de Materiales ICYA 3102
25
Nombre Familia Material Base E [MPa] Usos
Hormigón aislante ligero
Cerámicos Otro 600 - 1530 Resistencia al fuego,
aislante de sonido
Espuma de Cordierita
Espumas Óxido 500 - 700 Aislamiento térmico,
soportes de catalizadores
FEP Plásticos FEP (Propileno
Etileno Fluorado) 550 - 653
Válvulas, componentes eléctricos
PA46 Plásticos Poliamida/Nylon 46 501 - 600 Rodillos, cojinetes,
engranajes
PVC Plásticos PVC 408 - 691 Tuberías
TPC Elastómeros TPC 585 - 615 Teclados, auriculares,
bandas
TPU Elastómero TPU 352 - 3630 Artículos deportivos,
aplicaciones industriales
Zirconio con espuma de
óxido de calcio Compuesto Cerámico + Espuma 600 - 1200
Refractarios, escudos de radiación
Figura 4.4 Materiales con módulo de elasticidad similar a la arena del Guamo confinada pre-esforzada (Granta Design Limited, 2015).
Density (kg/m^3)200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Fle
xu
ral
mo
du
lus (
GP
a)
0.1
1
10
Non-technical ceramics
Elastomers
Plastics
Foams
Natural materials
Composites
TPU (Ether, aliphatic, 40% barium sulfate)
Thermoplastic starch (plasticized)
PVDC (copolymer, injection)
PVC (semi-rigid, molding and extrusion)
TPU (ether, aromatic, Shore D75)
PA46 (super-tough)
TPU (Ether, aliphatic, Shore D60)
Zirconia with calcia foam (fully stabilized)(0.74)
Insulation board, perpendicular to board
Insulation board, parallel to board
Concrete (insulating lightweight)
TPO (PP+EP(D)M, 10-15% glass fiber)
PE-LLD (molding and extrusion)
TPO (PP+EP(D)M, Shore D60)
PMP (general purpose)Cordierite foam (0.5)
Mullite foam (NCL)(0.46)Ilomba (t)
Chestnut (t)
Hura (t)
Capítulo 5 Conclusiones
El pre-esfuerzo aplicado a Suelos Confinados Pre-esforzados no representó una mejora
significativa en la resistencia a flexión de los ejemplares. La resistencia a flexión de los
especímenes fabricados con arena compacta, a los cuales se les aplicó el máximo pre-esfuerzo
posible equivalente a 4.81 MPa, incrementó 9.33% en comparación con los ejemplares
fabricados con arena suelta y sin pre-esfuerzo. Lo anterior es insignificante teniendo en cuenta
la magnitud del pre-esfuerzo aplicado comparado con el incremento de la resistencia del
material.
El material fabricado con arena del Guamo presenta un comportamiento plástico. En los ensayos
de flexión con Suelo Confinado Pre-esforzados se encontró una carga en la cual el material se
estabilizaba y la deflexión incrementaba sin grandes cambios de carga. Dicha zona en el gráfico
carga vs deflexión podría representar un estado crítico de la arena del Guamo. La carga crítica
corresponde a 326.16 ± 7.88 𝑘𝑔𝑓 con una deflexión de 34.5 ± 3.4 𝑚𝑚. Para la arena de Rio y
arena de Peña la carga crítica se encuentra entre 286 − 288 𝑘𝑔𝑓 con deflexiones entre 36 −
38 𝑚𝑚.
El momento máximo promedio alcanzado por los ejemplares de Suelo Confinado Pre-esforzado
fue de 241 𝑁 ∙ 𝑚 con una variación de 3.48%. En cuanto a la deflexión, se llegó a un promedio
de 34 𝑚𝑚 con una variación de 9.66%.
La arena del Guamo aporta 41.51% de la resistencia a flexión a los especímenes de Suelos
Confinados Pre-esforzados. Este representa el mayor aporte a la resistencia, ya que el tubo de
PVC aporta 25.04% y la barra de acero 33.45%.
El módulo de elasticidad a flexión promedio del material fabricado con arena del guamo se
estimó en 642.14 𝑀𝑃𝑎 con una desviación estándar de 26.18 𝑀𝑃𝑎. El material superó el
módulo de los ejemplares fabricados con arena de Peña y arena de Rio por 62.85% y 34.68%
respectivamente.
Capítulo 5. Conclusiones ICYA 3102
27
El espécimen fabricado con arena del Guamo y sin refuerzo alcanzó el 43.08% de la resistencia
máxima a flexión de los ejemplares fabricados con refuerzo. Lo anterior era de esperarse ya que
la barra de acero aporta aproximadamente un tercio de la resistencia a flexión del material
compuesto.
Los especímenes ensayados no cumplen con los requisitos necesarios para utilizar las
ecuaciones de esfuerzo a flexión en el rango elástico cuando el material se comporta
plásticamente. Por un lado, los ejemplares si poseían dos planos de simetría; sin embargo, no
cumplían la segunda condición en la que la curva esfuerzo-deformación debe ser la misma a
tensión y en compresión.
El material compuesto estudiado es comparable, en términos de módulo de elasticidad a
flexión, con maderas como Cativo y Cedar, plásticos como PA46 y FEP, cerámicos como
Hormigón ligero aislante y otros materiales de las familias elastómeros y cerámicos.
Para evaluar la viabilidad de utilizar Suelos Confinados Pre-Esforzados en pavimentos es
necesario determinar la deflexión de los ejemplares cuando trabajan en conjunto. Además, se
deben realizar ensayos de ciclos de carga que permitan analizar las deformaciones permanentes
y la fatiga del material.
Bibliografí a
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Bibliografía ICYA 3102
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la influencia de algunos factores en la determinación del ángulo de reposo. Bogotá D.C.:
Universidad de los Andes.