Estudio del coeficiente de balasto horizontal mediante el ensayo de placa de carga de un suelo gravoso de Lima Metropolitana

Abstract

Uno de los problemas geotécnicos más importantes de los proyectos de ingeniería es la estimación de las deformaciones con relación a las cargas impuestas que transfiere una cimentación al terreno y estructuras enterradas. Para resolver este problema se utiliza muy a menudo el “Módulo de Reacción del Suelo” o “Coeficiente de Balasto”. El cual ha sido estudiado durante muchos años de forma muy teórica y no se conoce un claro y práctico procedimiento para su obtención. Esta tesis presenta la obtención del coeficiente de balasto horizontal para una placa cuadrada de 0,30 m (Kℎ30), a diferentes profundidades (2,30 m, 3,30 m y 4,30 m). Así como, la obtención del coeficiente de balasto vertical para la misma placa (Ks30) de manera superficial, para un suelo gravoso de lima metropolitana. Además, se realizó la caracterización de este material mediante un programa de ensayos que incluye: Densidad y peso unitario in situ, análisis granulométrico, gravedad específica de los sólidos, gravedad específica y absorción del agregado grueso, corte directo, densidad y peso unitario mínimo, densidad y peso unitario máximo, Proctor modificado y CBR. La investigación concluye con un análisis detallado de la interpretación de la curva esfuerzo-deformación, obtenida a partir del ensayo in situ de carga de la placa. Este análisis permite determinar y analizar los valores del coeficiente de balasto vertical (Ks30) y horizontal (Kℎ30), así como la variación del Kℎ30 con respecto a la profundidad, y la relación entre Kℎ30 y Ks30. Los resultados han permitido una comprensión más completa de las características y comportamiento de un suelo gravoso de Lima Metropolitana en términos de su coeficiente de balasto.

One of the most important geotechnical problems in engineering projects is the estimation of deformations in relation to the imposed loads transferred by a foundation to the ground and buried structures. To solve this problem, the "Modulus of Soil Reaction" or "Ballast Coefficient" is often used. It has been studied for many years in a very theoretical manner, and there is no clear and practical procedure for obtaining it. This thesis presents the obtaining of the horizontal ballast coefficient for a 0,30 m square slab at different depths (2,30 m, 3,30 m, and 4,30 m). It also presents the vertical ballast coefficient (Ks30) for the same slab at a surface level, for a gravelly soil in the metropolitan area of Lima. Furthermore, this material was characterized using a testing program that includes in situ density and unit weight, particle size analysis, specific gravity of solids, specific gravity and absorption of coarse aggregate, direct shear, minimum density and unit weight, maximum density and unit weight, modified Proctor, and CBR. The research concludes with a detailed analysis of the interpretation of the stress– strain curve obtained from the in–situ slab load test. This analysis allows for the determination and analysis of the vertical (Ks30) and horizontal (Kℎ30) ballast coefficient values, as well as the variation in kℎ30 with respect to depth, and the relationship between Kℎ30 and ks30.

The results have allowed for a more complete understanding of the characteristics and behavior of a gravelly soil in Metropolitan Lima in terms of its ballast coefficient.