Influencia de la trayectoria de las tensiones en el comportamiento de las arcillas expansivas y de los suelos colapsables en el laboratorio y en el terreno.

• Autores: Antonio Delgado Trujillo
• Directores de la Tesis: José Luis Justo Alpañés (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 1986
• Idioma: español
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Con respecto a otros terrenos los suelos expansivos poseen características especiales que producen un comportamiento claramente diferenciado. Estos suelos provocan anua lmente daños de valor muy elevado en un gran número de países. Probablemente Andalucía es la región de Europa donde el problema es más importante.

    La característica principal de las arcillas expansivas es el gran cambio de volumen ocasionado por los cambios de humedad. Por esta razón para que puedan producirse daños han de coincidir tanto un suelo potencialmente expansivo como un clima apropiado. En este sentido el clima mediterráneo es particularmente adecuado, por los cambios cíclicos de estaciones secas y cálidas y estaciones frías y lluviosas.

    Desde hace años son muchos los esfuerzos que se dedican al estudio de estos suelos. Sin embargo la complejidad de su comportamiento es tal que todavía queda mucho camino por recorrer.

    El presente trabajo se plantea como objetivo profundizar en el conocimiento de los factores que influyen en el comportamiento de las arcillas expansivas, con especial atención a la trayectoria de las tensiones. Con ello se desea ayudar a la prevención de los daños que producen. La mayor precisión en el estudio, diseño y cálculo de una cimentación sobre arcillas expansivas aporta una disminución sensible del riesgo de incidencias posteriores. Por otra parte si el proyecto de la cimentación se realiza con conocimientos suficientes para ajustarla a sus necesidades reales, su construcción resulta más económica que si se opta por el camino del aumento de la seguridad mediante un costoso sobredimensionado.

    El trabajo desarrollado consta de dos partes principales. Una es el estudio en laboratorio de las arcillas expansivas. La otra es la reproducción del comportamiento tenso-deformacional de un conjunto de cimentación y suelo expansivo mediante el método de elementos finitos, con su comparación al comportamiento real, medido in situ.

    La investigación en laboratorio constituye la parte más extensa. El instrumento fundamental de este estudio ha sido el edómetro. La investigación ha estado centrada en el análisis de diversas trayectorias de las tensiones y su influencia en el comportamiento de las muestras. Se han utilizado edómetros de cuatro tipos: normales, de humedad constante, con medida de las tensiones laterales, y de succión controlada. El estudio más voluminosos se ha realizado con una arcilla expansiva compactada procedente de Arahal (Sevilla). Los resultados obtenidos se han contrastado con otras muestras inalteradas y compactadas de diversas características.

    Se han analizado y discutido detenidamente los conceptos tradicionales de hinchamiento libre, presión de hinchamiento y curva de humedad natural.

    Especial atención ha merecido el estudio de la curva de inundación bajo carga, sus características, procedimientos de obtención y aplicaciones.

    A partir de esta curva se ha desarrollado una nueva formulación del método directo para el cálculo del hinchamiento y del colapso. Se han realizado tres variantes: el método directo general, aplicable a suelos expansivos y colapsables; un variante para el cálculo del hinchamiento con succión final distinta de cero; y por último una variante simplificada de fácil realización.

    Se ha realizado un estudio elástico del comportamiento de las muestras, con análisis del módulo edométrico, del coeficiente de deformación, del coeficiente de Posison y de la relación entre la presión vertical y la presión lateral, en diversas trayectorias de las tensiones.

    En la segunda parte de la investigación se aplican los conocimientos adquiridos en la primera al estudio de un conjunto formado por cimentación y suelo expansivo. El estudio se realiza con el método de elementos finitos desarrollado por el profesor Justo y colaboradores. Los resultados se comparan con los medidos in situ. De esta forma se analiza el grado de bondad tanto del método empleado como de las pautas de comportamiento y paramétricas obtenidas en el laboratorio.