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jueves, 18 de noviembre de 2010

Consistencia del Suelo - Límites de Atterberg - Albert Mauritz Atterberg

En la ingeniería geotécnica, la medición de la resistencia a la deformación de un suelo de grano fino (arcillas y limos), expresada en su grado de cohesión y adhesión, se conoce como la consistencia del suelo.

La consistencia del suelo está gobernada por la relación suelo-agua, y es una de sus propiedades índice geotécnicas más importantes, por cuanto involucra:

  • su resistencia a la ruptura,
  • su resistencia a la penetración,
  • su plasticidad, firmeza y dureza al ser remoldeado y,
  • su comportamiento bajo esfuerzos de compresión.

El resultado de la medición de la consistencia del suelo en términos de su grado de humedad, brinda una gran cantidad de información al ingeniero geotécnico respecto de las características de resistencia y comportamiento del material, su mineralogía y posición en un grupo de clasificación técnica.

Límites de Consistencia de Suelos de Grano Fino

En el desarrollo de la mecánica de suelos y de la ingeniería geotécnica se han utilizado los Límites de Atterberg para medir la consistencia del suelo, pero cuantas veces nos hemos preguntado: quien era Atterberg?

Albert Mauritz Atterberg nació el 19 de marzo de 1846 en Härnösand (Suecia), una pequeña ciudad pesquera en la que su padre, Anders Magnus, era constructor y concejal.

Fotografía tomada en 1872

Estudió Química en la Universidad de Uppsala donde recibió su doctorado en Ciencias Químicas en 1872 y continuó trabajando allí como profesor de química analítica hasta 1877, tiempo durante el cual recorrió Suecia y otros países investigando los últimos avances en química orgánica, especialmente los derivados del molibdeno y del nitrógeno, y especializándose posteriormente en el estudio de los terpenos.

En julio de 1877, se convirtió en el director de la 'Estación de Química y el Instituto de Control de Semillas' en Kalmar, al sur de Suecia, publicando numerosos trabajos sobre investigación agrícola que se ocupan de la clasificación de las variedades de semillas de avena y maíz entre 1891 y 1900.

En 1900, a los 54 años, y como algo secundario, decide estudiar las propiedades físicas de los suelos en función de su granulometría, buscando una manera rápida de clasificar los suelos agrícolas. En 1901 presenta un primer sistema de clasificación de suelos, en el que ya establece el tamaño 0,002 mm como límite entre las arenas y los suelos finos, división que se ha mantenido hasta hoy.

Encontró que la plasticidad era una característica particular de la arcilla y, como resultado de sus investigaciones llegó a los límites de consistencia que llevan su nombre hoy en día. También realizó estudios con el objetivo de identificar los minerales específicos que le dan un suelo arcilloso su naturaleza plástica.

En 1903 publica una serie de artículos sobre los distintos comportamientos de las arenas en función de su granulometría y composición, pero continúa sin poder clasificar la fracción fina del suelo.

A diferencia de las arenas, la granulometría no explica el comportamiento de los suelos finos y, además, los ensayos de granulometría por sedimentación son demasiado lentos, todo lo contrario de lo que está buscando. Decide cambiar de estrategia y estudiar otra propiedad de los suelos finos, la plasticidad.

En 1908 publica en revistas nacionales sus primeros resultados sobre la plasticidad del suelo y su relación con los distintos grados de humedad, en 1911 publica sus resultados en revistas internacionales y pronto recibe los primeros elogios. Así, en 1913, su trabajo obtuvo reconocimiento formal en cuando el Congreso de Berlín de la "International Society of Soil Science" adopta su clasificación de suelos.

En 1915, un informe del "U.S. Bureau of Standards" recomienda utilizar su método indicando que es "tan simple que uno podría elaborarlo, y ... es así que hay que familiarizarse con él.".

En 1937 el "U.S. Bureau of Chemistry and Soils" lo acepta también (aunque en 1932 Arthur Casagrande modificó en 1932 la forma de obtener dichos límites para estandarizarlos).

Aunque Atterberg sospechaba que eran los minerales derivados del hierro los que proporcionaban al suelo esa plasticidad, y que ésta podía ser mmayor o menor dependiendo de su estructura química, no llegó a concluir sus investigaciones, al fallecer en 1916, a la edad de 70 años.

Fue nombrado Caballero de la Orden de Vasa en 1898, miembro de la Academia de Agricultura en 1900 y Caballero de la Orden Nordstjaman en 1911, recibió la Medalla de Oro de la Academia de Agricultura en 1913 y fue Presidente de la "International Commissión on Mechanical and Physical Soil Research" entre 1910 y 1915.

La importancia de la labor de Atterberg nunca se ha reconocido plenamente en su propio campo de la ciencia agrícola, ni en otros temas relacionados con las arcillas, como la cerámica. Su introducción al campo de la ingeniería geotécnica se debió a Karl Terzaghi, quien se dio cuenta de su importancia en una etapa relativamente temprana de su propia investigación. El asistente de Terzaghi, Arthur Casagrande, estandarizó las pruebas en su reporte "Research on the Atterberg Limits of Soils" de 1932, desde entonces, los procedimientos se han seguido en todo el mundo.

Dicen los textos que el trabajo de Atterberg encontró un campo de aplicación muy alejado del previsto, cuando Karl Terzaghi se dio cuenta del enorme potencial que tenían los límites de Atterberg en el estudio geotécnico de los suelos... cosa que no termina de quedar clara si se tiene en cuenta que a principios del siglo XX, la geotecnia sueca era de las más avanzadas del mundo (con especialistas como John Olsson, Wolmar Fellenius, Sven Hultin, Knut Petterson y Walter Kjellman) y que ya en 1915, se utilizaba en Suecia un penetrómetro de cono de caída libre, el llamado "swedish fall cone test".


En la actualidad, todavía se utiliza en Suecia la escala de diámetros de partícula de Atterberg.

Otros enlaces de interés:

Referencias:
  • Blackall, T. E. (1952). "A. M. Atterberg 1846-1916," Geotechnique, 3(1), pp. 17-19.
  • Casagrande, A. (1932). "Research on the Atterberg Limits of Soils", Public Roads 12(3), pp. 121-30 and 136.
  • Kinnison, C. S. (1915). Technological Papers of the Bureau of Standards No. 46. A Study of the Atterberg Plasticity Method, U.S. Department of Commerce, Bureau of Standards, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., pp. 10.

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