Deformación del suelo: con simulación numérica generará información vital para obras de ingeniería

Este dato es relevante para la elección y tipo de cimentación a utilizar en las obras, como así también el asentamiento que una estructura podrá tener.

En toda obra de ingeniería civil que requiere de cimientos o fundaciones, los profesionales necesitan conocer, para desarrollar cálculos, los parámetros de deformación del suelo en donde se emplazará la obra. La información es condicionante para el diseño y proyecto de la cimentación que será utilizada. Se puede estimar de esa manera, el asentamiento (con movimientos verticales y horizontales) que la estructura puede sufrir.

En ciertos tipos de suelos arcillosos, el incremento de cargas que transmite la cimentación al suelo ocasiona, esto debido a un cambio de volumen continuo y diferido en el tiempo producido por el drenaje del agua presente en los poros del suelo.

Dada la importancia de este fenómeno, la estudiante de la Facultad de Ingeniería de la UNNE Mariana Belén Larroza presentó un proyecto de investigación en el que propone determinar las diferentes parámetros de deformación del suelo del Área Metropolitana del Gran Resistencia mediante ensayos experimentales, como así también mediante el uso de modelación numérica.

El proyecto fue presentado como parte de una convocatoria para la Beca de Estímulo a las Vocaciones Científicas del Consejo Interuniversitario Nacional. Bajo el nombre de “Estudios de los parámetros de deformación de arcillas superficiales del Área del Gran Resistencia utilizando modelación numérica”, Larroza aspira a contar con resultados que den información sobre la deformación de suelos arcillosos en la región del NEA.

Técnicamente el Área del Gran Resistencia se caracteriza por presentar una gran diversidad, como consecuencia de los variados ambientes geomorfológicos característicos de los valles fluviales que le dieron origen por la influencia del río Paraná y sus afluentes.

Por lo tanto es factible encontrar, suelos sedimentarios, arcillosos, limosos y arenosos y nivel freático a muy poca profundidad. Esto trae aparejado innumerables problemas para el diseño y la construcción de obras de ingeniería, entre ellos bajas tensiones admisibles para el proyecto de fundaciones, encareciéndose significativamente los costos de construcción.

“Si bien existen resultados obtenidos de diversos ensayos que permiten estimar los parámetros de comportamiento geotécnico, estos son de estudios realizados en diferentes países del mundo, lo que hace que el conocimiento sobre el comportamiento real del suelo en nuestra región sea desconocido”, expresó Larroza.

En su utilidad está la importancia del proyecto que encarará Larroza, esta metodología en suelos regionales es de gran interés para poder estimar entre otros, el asentamiento (deformación vertical) que se producen en las diferentes obras civiles que se sustentan en el suelo.

Determinación de Parámetros

Para obtener los parámetros de Tensión, Deformación y Resistencia del suelo, la geotécnica Argentina utiliza generalmente el ensayo de campo de penetración estándar (SPT – Standard Penetration Test), con la modificación de utilizar el sacamuestras de Moretto.

El ensayo SPT consiste en introducir a cierta profundidad en el terreno el sacamuestras, en este caso el tubo de Moretto, y dejar caer por encima una maza de aproximadamente 63,5 kg que cae repetidamente desde una altura de 76 cm. Al contabilizar el número de golpes, podemos relacionar esos valores con la resistencia del suelo.

Con las muestras extraídas utilizando el sacamuestras de Moretto se realizan en laboratorio ensayos de clasificación y en suelos arcillosos se efectúan ensayos triaxiales rápidos escalonados, a partir de los cuales se infieren parámetros de resistencia y deformabilidad.

Las pruebas triaxiales son los ensayos de laboratorio que permiten someter al suelo a condiciones de esfuerzo similares a las que se tienen en campo y luego incrementar el esfuerzo axial hasta llevarlo a la falla y a partir de la información generada determinar los parámetros mecánicos del suelo.

No es posible realizar ensayos triaxiales en suelos no cohesivos por la dificultad de obtener una muestra para tal efecto.

Existe una alternativa a esta práctica. Se puede correlacionar directamente los resultados obtenidos en los ensayos de SPT con los parámetros geoténicos de proyecto, obviando la ejecución de ensayos triaxiales. Para eso existen innumerables correlaciones que permiten estimar los parámetros de cómo se comportará el suelo a partir de los ensayos de campo.

Ahora bien y aquí el detalle, estas correlaciones fueron obtenidas a partir de estudios realizados en diferentes países del mundo y en los cuales son utilizadas. Debido a que la existencia de correlaciones locales es nula, en Argentina se recurre a utilizar las que provienen de la práctica internacional.

Esto marca la importancia del estudio que propone Larroza, “específicamente propongo la ejecución de ensayos triaxiales y su interpretación mediante métodos analíticos y de simulación numérica”.

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación que se viene desarrollando desde hace algunos años en el Centro de Geociencias Aplicadas de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, referido a mejorar el conocimiento de los suelos regionales y tendrá como director al Ingeniero M. Sc. Dante René Bosch y co Director al ingeniero M. Sc. Ricardo Caballero.

Simulación

“La implementación de la modelación numérica a través de software facilita la investigación de numerosas líneas dentro de lo que abarca la Geotecnia, en este caso al modelar el comportamiento que particularmente seria la deformación de un suelo, se obtendría indicadores de respuesta del mismo con las diferentes estructuras de fundaciones”. “También, se puede establecer correlaciones con otros parámetros, como por ejemplo la resistencia del suelo. En distintas partes del mundo existen dichas correlaciones, pero no son especificas ni reflejan fielmente el comportamiento en nuestra región. Por eso es posible afirmar que será un proyecto que servirá para ampliar los conocimientos en varios caminos de la Geotecnia” expresó Mariana Belén Larroza.

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