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Son bien conocidos los impactos que los suelos arcillosos causan en las vías de comunicación, así como la importancia de la adecuada determinación de sus propiedades para su consideración en el diseño de las mismas. En lo que se refiere a la presión de expansión, su determinación en laboratorio mediante el método edométrico tradicional requiere una dedicación importante del personal técnico a la supervisión del ensayo, por lo que representa un alto costo en mano de obra calificada. Dada la necesidad de resolver esta situación en el Instituto de Materiales y Modelos Estructurales, se diseño un dispositivo fiable para la medición de la presión de expansión de suelos arcillosos, con mínima intervención del personal técnico. La metodología de trabajo consistió en recopilar información bibliográfica para la concepción del dispositivo experimental, en base al estudio de las ventajas y desventajas de dispositivos existentes. Por otra parte, un estudio experimental mediante ensayos edométricos sobre dos muestras de arcillas, una de alta actividad y la otra de mediana actividad compactada a diferentes densidades, y humedades muy bajas, permite ilustrar la sensibilidad de la presión de expansión a los cambios de densidad. Luego se continúa con la concepción del dispositivo, donde se considera la forma, el material, la selección sensores de presión y las dimensiones adecuadas. Igualmente, se realiza un modelo numérico mediante el método de elementos finitos, con el objeto de optimizar el espesor de la pared y disminuir razonablemente los costos de producción. Finalmente, se propone un sistema de adquisición de datos como parte del diseño del dispositivo, el cual provee al Instituto de Materiales y Modelos Estructurales de los elementos necesarios para construir un dispositivo confiable para medir la presión de expansión con un mínimo de intervención de personal técnico, reduciendo los costos de ejecución de este tipo de pruebas. The damages caused by swelling clays to the roads and highways are well known, also the importance of an adequate characterization of these soils for design purposes. Concerning the measure of swelling pressure in the laboratory, the controlled strain oedometer method consumes a lot of time of technical staff and that represents an important cost. In order to reduce operation costs in the laboratory, a swelling pressure device that requires a minimum of supervision time was developed. The methodological work started with a bibliographical review. Thus, the conception of the swelling pressure device was based on the advantages and disadvantages of existing devices. Elsewhere, an experimental work consisting in the characterization of two swelling clays, one of medium activity and other of high activity, permitted to point out the sensibility of the swelling pressure to variation of the dry density. To complete the design of the swelling pressure device, a series of aspects were considered such as shape, dimensions, materials and available stress transducers. Once the shape, the internal dimensions and the material were selected, a numerical model of the device was carried out by finite element techniques in order to optimize the thickness of the walls and reduce production costs. Finally, a data acquisition system is proposed as a part of the device design, completing the necessary elements to build a reliable device to measure swelling pressure with a minimum cost in terms of supervision time. |
