21 mayo, 2024 12:13 am

Descifrando el enigma de los suelos expansivos colapsables

Eduardo Rojas González

Desde que se conocen, los suelos expansivos colapsables han representado un enigma para la mecánica de suelos no saturados. Estos materiales presentan un comportamiento dual ante el humedecimiento: inicialmente expanden para posteriormente colapsar cerca de la saturación. Diversas preguntas se han hecho en referencia a estos materiales: ¿por qué ambos fenómenos ocurren, siendo que el nivel de carga aplicada se mantiene constante? ¿Por qué el suelo primero se expande y luego se colapsa, y no al revés? ¿Qué influencia tiene la relación de vacíos del suelo y la carga aplicada en la expansión y el colapso? ¿Por qué bajo ciertos niveles de esfuerzo las deformaciones por humedecimiento son prácticamente nulas? ¿Es mejor compactar un suelo expansivo colapsable antes de construir sobre él? ¿Es mejor concentrar cargas con zapatas aisladas, o distribuir las cargas con una losa de cimentación?

En este trabajo se desarrolla un marco elastoplástico basado en el principio de los esfuerzos efectivos capaz de simular el comportamiento volumétrico de estos materiales. La ecuación de Bishop se utiliza como la ecuación de los esfuerzos efectivos, y un modelo sólido-poroso basado en la porosimetría del suelo se utiliza para determinar el parámetro l de Bishop. Al ligar las deformaciones volumétricas con la evolución de la porosimetría se obtiene el acoplamiento hidromecánico que muestran estos materiales. Las preguntas arriba enunciadas podrán responderse a la luz del modelo que se desarrolla en este trabajo. Además se incluyen algunas soluciones prácticas para el diseño de cimentaciones sobre estos materiales. Las comparaciones numérico-experimentales permiten afirmar que el modelo es capaz de simular de manera precisa el comportamiento volumétrico de estos suelos.

 

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