Un método simplificado de predicción del hinchamiento de arcillas expansivas debido a cambios de humedad.

 Fuente: https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-28132020000200035

Patricia CA Rodríguez ¹ 

¹ Ferrara - Proyectos Especiales, Hannover 5686, Oficina 1140, La Reina, Chile, patricia.rodriguez@ferrara.cl

RESUMEN

Los cambios volumétricos inducidos en suelos arcillosos expansivos debido a variaciones en su contenido de humedad han generado daños estructurales significativos en diversos países, y Chile no ha sido una excepción en este aspecto. Usualmente las primeras estimaciones del potencial de expansión se realizan en base a información relativamente limitada, previo al desarrollo de una campaña geotécnica más completa. Como alternativa a esta última se propone aquí un método sencillo que cuenta con una amplísima base experimental para predecir el hinchamiento de estas arcillas al aumentar su humedad, pudiendo incluso llegar a saturarse el suelo que es la situación eventual más crítica. A modo de ejemplo de utilización de este método simple se incluye en este artículo su aplicación al cálculo del movimiento vertical de una cimentación corrida, típica, en uno de los sitios investigados.

Palabras clave:  arcillas expansivas; contenido de humedad; hinchamiento

ABSTRACTO

Los cambios volumétricos inducidos en las arcillas expansivas debido a variaciones en su contenido de humedad han originado importantes daños estructurales en varios países. Chile no ha sido una excepción en esta materia. Las evaluaciones preliminares de los posibles cambios volumétricos de estos suelos generalmente se basan en información técnica limitada antes de desarrollar una exploración geotécnica completa. Como alternativa a tales estimaciones, se propone un método simple basado en extensos datos experimentales para predecir el potencial de hinchamiento de estas arcillas cuando aumenta su contenido de humedad, incluso hasta la completa saturación del suelo, que es su situación más crítica. Un ejemplo de este método simple es su aplicación al cálculo del movimiento vertical de una cimentación típica en uno de los sitios investigados.

Palabras clave:  arcillas expansivas; contenido de humedad; potencial de hinchazón

INTRODUCCIÓN

La expansión o contracción volumétrica experimentada por las arcillas debido a cambios de humedad ha sido causa de importantes daños estructurales en edificaciones y caminos, transformándose en un problema de enorme importancia práctica. La problemática de suelos expansivos se ha presentado en diversos países alrededor del mundo, tales como México, Estados Unidos, Australia, Sudáfrica, Turquía, Arabia Saudita, Inglaterra, España, Israel, Egipto e India ( ^{Abduljauwad et al. , 1992} ; ^{Juca et al. , 1992} ; ^{Carillo, 1969} ; ^{Erguler y Ulusay, 2003} ; ^{Sabtan, 2005} ; ^{Rodríguez, 2007} ; ^{Vanapalli y Lu, 2012} ; ^{Puppala et al. , 2013} ; Elbadry, 2016; ^{Cantillo et al. , 2017} ).

En Chile se ha detectado la presencia de arcillas expansivas en algunas comunas de la Región Metropolitana como Colina, Lo Barnechea, parte de Lampa, Las Condes, y Quilicura. En las ciudades de El Salvador (III Región), Malloa (VI Región), Talca (VII Región), y en los centros mineros de El Teniente y Chuquicamata ( ^{Rodríguez, 2007} ; ^{Rodríguez-Roa, 1982} ). Dada su importancia en nuestro país, se encuentra actualmente en desarrollo la norma ^{prNCh3608 (2020)} sobre este tipo de suelos cuyo objetivo es dar a conocer esta problemática, incorpora algunas recomendaciones para la exploración geotécnica, y entrega soluciones de cimentaciones típicas.

En la literatura técnica se encuentran diferentes criterios propuestos para evaluar el potencial expansivo de este tipo de suelos, principalmente en función de sus propiedades índice ( ^{Altemeyer, 1956} ; ^{Holtz y Gibbs, 1956} ; ^{Raman, 1967} ; ^{Chen, 1975} ). Uno de los más usados ​​ha sido el criterio propuesto por ^{Holtz y Gibbs (1956)} , presentado en la Tabla 1 .