Módulo elástico en suelos
Escrito por Angela Ryczkowski ; última actualización: February 01, 2018
El módulo de elasticidad del suelo, también se conoce como módulo del suelo o el módulo de Young, es una característica del suelo que mide cuánto se puede estirar o exprimir y se debe tomar en cuenta, sobre todo en proyectos de construcción, ingeniería y paisajismo. Varios factores influyen en módulos de suelo y diferentes tipos de suelo presentan diferentes módulos.
Definición de módulos elásticos
El módulo elástico también se conoce como módulo de Young en honor a Thomas Young, quien publicó el concepto a principios del siglo 18. Un material es elástico si puede volver a su tamaño o forma original después de ser estirado o exprimido (siempre y cuando la aplicación o la acción no se deforma 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. Un módulo de elasticidad puede calcularse para cualquier material sólido y es la relación del esfuerzo a la deformación. Un concepto clave a recordar es que el módulo de elasticidad no es lo mismo que la fuerza. La resistencia se mide por la tensión necesaria para romper un material, mientras que las medidas de elasticidad como de bien un material vuelve a su forma original. Cuanto menor sea el MPa o kPa (pascal), más elástico el objeto o tipo de suelo es.
Factores que influencian el módulo del suelo
Suelo con partículas estrechamente empaquetadas tiende a tener un módulo más alto. Esto puede determinarse mirando la densidad o porosidad seca del suelo. Sin embargo, dos muestras de suelo pueden tener la misma densidad en seco pero diferentes estructuras, como suelta o densa, y por lo tanto tienen diferentes módulos.
El contenido de agua también afecta a los módulos. A bajos contenidos de agua el agua une las partículas, aumenta el estrés y la succión entre las partículas y da lugar a un alto módulo de suelo. Esto es especialmente evidente cuando se considera la rigidez de arcilla seca. Sin embargo, esto no es cierto para los suelos de grano grueso. Si el contenido de agua se eleva demasiado, las partículas son empujadas aparte y el módulo se reduce.
Si el suelo ha sido sometido a un estiramiento en el pasado, tendrá un impacto en el módulo. Un suelo consolidado tendrá generalmente un módulo más alto que en el mismo suelo normalmente consolidado.
Los suelos pueden ver cementación, o un efecto de cola, entre las partículas de cualquiera de bajo contenido de agua o la cementación química desarrollada en los contactos. Esta cementación conduce a un aumento en el módulo.
Módulo típico de varios suelos
El módulo típico de elasticidad de los suelos limosos es 35 a 150 MPa o 5.000 a 20.000 psi; suelos de arcilla es de 35 a 100 MPa o 5.000 a 15.000 psi, y de piedra triturada es de 150 a 300 MPa o 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 incluyendo cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas y estabilidad de taludes y estructuras de contención. Con pendientes diseñadas adecuadamente y estructuras de retención, el módulo tiende a ser más alto que en la ingeniería de la fundación debido a los niveles más bajos de tensión. Los pavimentos requieren conocimiento de módulo del suelo. El pavimento sobre el que millones de coches viajarán requiere un lecho de tierra con un módulo mayor que una pequeña carretera.
