En la actualidad es difícil predecir con exactitud cómo se comportará un suelo residual, es decir aquel que se forma cuando la roca sufre un proceso de degradación en sitio dando lugar a la formación de suelo. El modelo Hypoplastic Clay permite saber si es adecuado trabajar en este tipo de materiales o si existe riesgo de colapso, deslizamientos, o deformaciones, entre otros fenómenos.
“Los suelos residuales se diferencian de los sedimentarios
porque los segundos se dan por acumulación de materiales, bien sea por
deslizamientos, transporte fluvial o glaciaciones”, explica Daniel Fernando
Valencia Cifuentes, magíster en Ingeniería - Geotecnia de la Universidad
Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.
El comportamiento de este material dependerá de sus
características físicas y resistencias particulares. “Como en el país no existe
una herramienta para predecir este comportamiento específico –como sí las hay
para predecir el de suelos sedimentarios–, nos propusimos encontrar una que le
permita a cualquier diseñador, ingeniero o persona que vaya a trabajar en obras
geotécnicas conocer con mayor precisión los problemas a los que se podría enfrentar,
aumentando la capacidad predictiva del comportamiento de los materiales”,
señala el investigador.
Así pues, indagó entre herramientas existentes con el fin de
encontrar una que lograra modelar con precisión lo previamente mencionado.
“Buscamos que fuera un trabajo práctico, sencillo, que cualquiera pudiera usar.
Esto porque a nivel local no vamos a encontrar muchas empresas que hagan este
tipo de modelaciones hoy, especialmente porque se requiere un músculo
computacional muy robusto para el procesamiento y análisis de datos. Entonces
entre más asequible fuera, mucho mejor”, explica.
Los tres modelos probados fueron: Modified Cam Clay, el más
antiguo de los tres y uno de los más usados en el medio; Hardering Soil Model
(HS-Small), que es un poco más complejo porque permite capturar más detalles
del comportamiento del suelo, e Hipoplastic Clay, que siendo asequible también
es muy completo.
“Con este último, por considerar tantos aspectos del
comportamiento de los materiales, presentimos que podía funcionar con suelos
residuales, incluso pese a haber sido desarrollado para suelos sedimentarios, y
así fue; ese fue el ‘ganador’”, cuenta.
El modelo trabaja con parámetros específicos y valores
numéricos relacionados con el ángulo de fricción, la cohesión del material y la
rigidez inicial, entre otros.
La herramienta “ganadora” funciona en el software especializado
Plaxis 2D, que aunque es pago sigue siendo asequible y ampliamente
conocido en el medio. “El modelo sí está publicado de forma gratuita, incluso
hay papers que respaldan y explican cada detalle de su
funcionamiento y cómo implementarlo en rutinas numéricas. Además es posible
contactar por correo a su autor, profesor de la Universidad Charles de Praga.
Las facilidades son muchas”, agrega.
También se aplicó la metodología matemática “análisis
inverso”, que, a grandes rasgos, permite evaluar de forma iterativa los
parámetros constitutivos antes mencionados.
“Dichos parámetros se integraron de forma repetitiva hasta
que llegaron a una solución numérica que coincidió con los resultados de la
campaña experimental en laboratorio. Así es mucho más sencillo calibrar el
modelo y prescindir de la ejecución de algunos ensayos de laboratorio –que
suelen ser costosos–, pues el ‘análisis inverso’ por sí mismo permite conocer
el parámetro necesario”.
