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Módulo de elasticidad en suelos

Módulo de elasticidad en suelos

Jupiterimages / Comstock / Getty Images

El módulo de elasticidad del suelo, también conocido como módulo de suelo o módulo de Young, es una característica del suelo que mide cuánto puede estirarse o exprimirse y debe tenerse en cuenta, especialmente en proyectos de construcción, ingeniería y paisajismo. Varios factores influyen en los módulos del suelo y diferentes tipos de suelo exhiben diferentes módulos.

Definición de módulo elástico

El módulo elástico también se conoce como módulo de Young en honor a Thomas Young, quien publicó el concepto a principios del siglo XVIII. Un material es elástico si puede volver a su tamaño o forma original después de ser estirado o exprimido (siempre que la aplicación o acción no deforme permanentemente el material). Casi todos los materiales son elásticos hasta cierto punto, y la elasticidad, junto con la forma geométrica, es parte de la flexibilidad de un objeto. Se puede calcular un módulo de elasticidad para cualquier material sólido y es la relación de tensión a deformación. Un concepto clave para recordar es que el módulo elástico no es lo mismo que la resistencia. La resistencia se mide por la tensión necesaria para romper un material, mientras que la elasticidad mide qué tan bien un material vuelve a su forma original. Cuanto menor sea el MPa o KPa (pascal), más elástico será el objeto o el tipo de suelo.

  • El módulo elástico también se conoce como módulo de Young en honor a Thomas Young, quien publicó el concepto a principios del siglo XVIII.
  • Casi todos los materiales son elásticos hasta cierto punto, y la elasticidad, junto con la forma geométrica, es parte de la flexibilidad de un objeto.

Factores que influyen en el módulo del suelo

El suelo con partículas muy compactas tiende a tener un módulo más alto. Esto se puede determinar observando la densidad seca o la porosidad del suelo. Sin embargo, dos muestras de suelo pueden tener la misma densidad seca pero diferentes estructuras, como sueltas o densas, y por lo tanto tener diferentes módulos.

El contenido de agua también afecta los módulos. Con un contenido de agua bajo, el agua une las partículas, aumenta el estrés y la succión entre las partículas y conduce a un módulo de suelo alto. Esto es especialmente evidente cuando se considera la rigidez de la arcilla seca. Sin embargo, esto no es cierto para los suelos de grano grueso. Si el contenido de agua aumenta demasiado, las partículas se separan y el módulo se reduce.

Si el suelo ha estado sometido a estrés en el pasado, afectará el módulo. Un suelo sobreconsolidado generalmente tendrá un módulo más alto que el mismo suelo normalmente consolidado.

Los suelos pueden ver cementación, o un efecto de pegamento, entre partículas de bajo contenido de agua o cementación química desarrollada en los contactos. Esta cementación conduce a un aumento del módulo.

  • El suelo con partículas muy compactas tiende a tener un módulo más alto.
  • Con un contenido de agua bajo, el agua une las partículas, aumenta el estrés y la succión entre las partículas y conduce a un módulo de suelo alto.

Módulos típicos de varios suelos

El módulo de elasticidad típico de los suelos limosos es de 35 a 150 MPa o de 5.000 a 20.000 psi; suelos arcillosos es de 35 a 100 MPa o de 5.000 a 15.000 psi; y la piedra triturada es de 150 a 300 MPa o de 20.000 a 40.000 psi.

Ejemplos de aplicación

El módulo del suelo es útil para una variedad de aplicaciones dentro de la ingeniería geotécnica, incluidas las fundaciones superficiales, las fundaciones profundas y la estabilidad de taludes o estructuras de contención. Con pendientes y estructuras de contención correctamente diseñadas, el módulo tiende a ser más alto que en la ingeniería de cimientos debido a niveles más bajos de deformación. Los pavimentos requieren conocimiento del módulo del suelo. El pavimento sobre el que viajarán millones de automóviles requiere un lecho de suelo con un módulo más alto que una carretera pequeña.


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