¿Qué es el ensayo Vane Test?
Es un tipo de ensayo in situ utilizado para medir la resistencia al corte no drenada Su de un suelo y la sensitividad St en suelos cohesivos saturados. Se realiza en arcillas blandas de forma lo más rápido posible para evitar que el suelo drene y, por tanto, se disipen las presiones intersticiales.
Este ensayo también es llamado de molinete o por la denominación inglesa Vane Shear Test o Field Vane Test, FVT).
Es poco utilizado en España y en LATAM aunque muy utilizado en los países escandinavos debido a que abundan los suelos blandos y sensitivos. Las temidas “quick clays” de las cuales hablaremos en futuros posts.
No obstante y en los últimos años, para el estudio geotécnico de suelos blandos en deltas y estuarios se está utilizando como complemento a los sondeos y ensayos CPT.
¿Cómo funciona el ensayo de Molinete?
El ensayo Vane Test se basa en la medición del momento torsor necesario para producir la rotura del terreno mediante la hinca de cuatro placas ortogonales solidarias a un varillaje. El dispositivo se clava en el terreno y posteriormente se gira el varillaje midiéndose el par de torsión necesario para producir la rotura del terreno.
El procedimiento y ejecución del ensayo está recogido en la norma ASTM D-2573 aunque los verdaderos expertos son los noruegos, para más información podéis consultar el manual Hàndbok R211 Feltundersøkelser (en noruego).
A continuación en la siguiente figura, se muestra los molinetes más comunes (rectangular y lanceolado) pero existen palas circulares, trapezoidales, romboidales, etc.
El tamaño de las palas también varía en función de la resistencia del suelo pero según la norma AST D-2573 la palas deben conservar la relación H/D ~2.
Como decíamos para la ejecución del ensayo de veleta se procede a la introducción de las palas en el fondo del hueco de perforación del sondeo o sobre el terreno en suelos blandos para posteriormente hincarla en el terreno mediante métodos estáticos o dinámicos. Seguidamente se hace girar el varillaje con una velocidad constante midiéndose el par necesario para romper el terreno.
Frecuentemente se realizan varias medidas en el interior del sondeo a distintas profundidades.
Cabe indicar que, al ser un ensayo muy rápido donde el agua no se drena, los resultados que se obtienen son no consolidados no drenados.
Por un lado, del ensayo in situ se obtiene la resistencia al corte máxima o pico al producirse la rotura del terreno blando y por otro, al continuar girando las palas, se mide la resistencia al corte residual. Con dichos valores es posible cuantificar la sensitividad St ya que se define como la relación entre la resistencia de corte máxima no drenada (de pico) y la residual.
Aplicación del ensayo Vane Test
El ensayo de molinete se emplea fundamentalmente en suelos blandos (arcillas y fangos saturados) donde la resistencia al corte sea menor de 100 KPa y se requiera conocer dicha resistencia.
Nos permite obtener una estimación indirecta de la deformabilidad del terreno. Los parámetros de resistencia que se obtienen están igualmente indicados para la determinación de cargas de hundimiento de cimentaciones superficiales o profundas en condiciones no drenadas así como para el estudio de estabilidad de taludes de dragado o relleno, también en condiciones no drenadas.
Aplicación recomendable a los siguientes tipos de suelos: CL, ML, CH, MH (suelos finos saturados sin arenas o gravas)
Ventajas e inconvenientes ensayo Vane Shear test
Presenta como principales ventajas, la rápida ejecución, facilidad de interpretación y fiabilidad de los resultados así como un coste reducido.
En contra presenta como principal desventaja que son pruebas muy específicas y limitadas a regiones con suelos blandos por lo que la disponibilidad de equipos es reducida.
Imagen principal tomada de: https://geotechpedia.com/Equipment/Show/421/H-10-Field-Shear-Vane-Borer
Por debajo del nivel freático es posible que, una vez alcanzado el máximo torque, el agua se intercale en el «plano» de rotura lubricando la zona con la consiguiente pérdida de la cohesión residual (remolded).