¿Qué es el ensayo triaxial?
El ensayo de compresión triaxial es una prueba de laboratorio diseñada para determinar el esfuerzo cortante máximo que una masa de suelo puede soportar bajo condiciones de carga axial y confinamiento. A través de esta técnica, y aplicando diferentes presiones de compresión y confinamiento se simulan las condiciones reales del terreno. Por ello, el procedimiento nos permite calcular con exactitud la presión de los poros en el suelo ensayado, lo que facilita evaluar la resistencia del suelo frente a diversos tipos de cargas.
El ensayo triaxial se encuentra regulado por las siguientes normativas internacionales:
- UNE-EN ISO 17892-8:2019: Normativa europea, procedimientos para pruebas de resistencia al esfuerzo cortante en suelos.
- UNE-EN ISO 17892-9:2019: Normativa europea, métodos de consolidación y resistencia.
- ASTM D-4767: Normativa Internacional, ensayos triaxiales en suelos cohesivos.
- ASTM D-2850: Normativa Internacional, específica para ensayos no consolidados y no drenados.
- NTP 339.166:2015: Normativa Peruana, específica para ensayos consolidados y no drenados.
Estas regulaciones son ampliamente empleadas en proyectos geotécnicos para diseñar cimentaciones tanto superficiales como profundas y sistemas de contención de terrenos.
Importancia del ensayo triaxial
Este ensayo es esencial en ingeniería geotécnica, ya que permite:
- Evaluar la resistencia al esfuerzo cortante del suelo bajo condiciones controladas.
- Determinar parámetros fundamentales como la cohesión (“c”), el ángulo de rozamiento interno (φ), y sus versiones efectivas (“c’” y φ’).
- Simular condiciones reales de carga en el terreno, incluyendo la influencia de las presiones intersticiales.
Los resultados obtenidos se emplean para el diseño y análisis de estructuras geotécnicas, asegurando la estabilidad de taludes, cimentaciones y muros de contención.
Equipos y materiales para realizar el ensayo triaxial
El ensayo triaxial requiere los siguientes elementos principales:
- Equipo triaxial: Incluye una cámara de presión rellena con agua para aplicar la presión de confinamiento (σ3) y un pistón para aplicar la carga axial (σ1).
- Sistema de presión: Permite mantener una presión constante y estable sobre la muestra.
- Agua desaireada: Agua no compresible, libre de aire disuelto, utilizada para evitar fluctuaciones de presión.
- Prensa de ensayo: Controla la velocidad de deformación, mide el desplazamiento axial y registra las presiones intersticiales.
- Muestras de suelo: Probetas cilíndricas inalteradas o remoldeadas, de dimensiones estándar (38 mm de diámetro y 76 mm de altura).
- Membranas de látex y discos porosos: Utilizados para envolver y sellar la muestra, asegurando una adecuada transmisión de presiones.
Procedimiento del ensayo triaxial
El procedimiento para realizar el ensayo triaxial incluye los siguientes pasos:
Preparación de la muestra
- Selección de probetas inalteradas con dimensiones normadas: diámetro de 38 mm y altura de 76 mm.
- Procesamiento de las muestras en un ambiente controlado con humedad relativa mantenida entre el 90% y el 95%.
- Registro detallado de las dimensiones (diámetro y altura) y del peso de la probeta para su caracterización inicial.
- Revestimiento de la probeta con una membrana de látex y sellado con discos de PVC para garantizar la preservación de la humedad durante el ensayo.
Ejecución del ensayo
- Colocación de la muestra en la cámara triaxial, equipada con discos porosos conectados al sistema de drenaje.
- Aplicación de una presión de confinamiento (σ3) utilizando agua desaireada.
- Incremento de la carga axial (σ1) a una velocidad constante hasta provocar la rotura de la muestra.
- Registro de las deformaciones y las cargas correspondientes para construir el gráfico tensión-deformación.
Variaciones del ensayo
Dependiendo del objetivo, se pueden realizar distintas versiones del ensayo:
- No consolidado – No drenado (UU): Ensayo rápido donde no se permite el drenaje ni la consolidación de la muestra. Se obtienen esfuerzos totales, pero no efectivos.
- Consolidado – No drenado (CU): La muestra se consolida antes de aplicar la carga axial. Permite determinar esfuerzos efectivos mediante la medición de la presión de los poros.
- Consolidado – Drenado (CD): Ensayo lento que permite el drenaje continuo. Es ideal para suelos granulares y proporciona esfuerzos efectivos bajo condiciones de equilibrio.
Ventajas y desventajas del ensayo triaxial
Ventajas
- Proporciona resultados confiables para la resistencia al corte del suelo.
- Permite medir tanto esfuerzos totales como efectivos.
- Es versátil, adaptándose a diferentes tipos de suelo y condiciones de carga.
Desventajas
- Requiere equipos complejos y costosos.
- El procedimiento es técnicamente demandante y requiere personal capacitado.
- Algunas variantes (como el ensayo drenado) pueden ser muy lentas, aumentando el tiempo necesario para obtener resultados.