COMPORTAMIENTO ANISOTRÓPICO DEL SUELO A PEQUEÑAS DEFORMACIONES: UNA BREVE INTRODUCCIÓN

De acuerdo a la magnitud de las deformaciones, en la curva esfuerzo deformación, el comportamiento del suelo, puede ser descrito en tres fases: a pequeñas, medias y largas deformaciones. De igual forma, cada fase, es descrita o asociada con un parametro particular: rigidez, a pequeñas deformaciones, esfuerzo de fluencia a deformaciones medias y esfuerzo ultimo a largas deformaciones, correspondientemente.

Aunque historicamente, el analisis a pequeñas deformaciones, no ha sido considerado un factor importante y determintante en el comportamiento final del suelo; sin embargo, en decadas recientes, ante la ocurrencia de algunos problemas de asentamientos en proyectos importantes (incluido el colapso), sobre todo en areas urbanas, ha cobrado importancia, y ya se han publicado algunos articulos en revistas internacionales y presentado en conferencias y congresos de ingenieria geotecnica. El limite al cual el nivel de deformacion se considera pequeña, mediana o grande, esta todavia en debate, y muchas veces se asocia con el nivel de deformacion capaz de obtener en el laboratorio, o mejor dicho el rango de deformacion en el cual es posible trabajar, con buena precision y estabilidad. En ese sentido, se considera como pequeñas deformaciones, a aquellas deformaciones de 0.001% o menos. En ese mismo sentido podemos agregar, que el valor cuantitativo, dependera del tipo de suelo, sabiendo que cada suelo es unico en comportamiento y consistencia, y que solamente existen rangos de valores, y no valores unicos, en los que pueden realizarse comparaciones entre uno y otro.

Ahora bien, si se quiere realizar una prediccion realista de las deformaciones del suelo (asentamientos) debido a la carga impuesta por las edificaciones, y su efecto en las construcciones adjacentes, un conocimiento exhaustivo de las ridigez del suelo a pequeñas deformaciones es esencial (Clayton, 2011). Comunmente, la descripcion del comportamiento del suelo en su fase inicial, es llevado a cabo, bajo la premisa de que es lineal y elastico (Nishimura, 2014b), sin embargo, mediciones de deformaciones locales, con sensores de alta precision, han mostrado un alto grado de no linearidad local (Puzring, 2012). A pesar, de que el suelo es un material heterogeneo por si mismo, y naturalmente anisotropico, varios estudios, partiendo desde varios puntos de vista (Oda, 1972; Yang, 2008; Graham & Houlsby, 1983; Bishop and Hight, 1997), han demostrado que el comportamiento de los suelos a pequeñas deformaciones puede ser descrito considerando suelo como medio de comportamiento tranversalmente isotropico (Nishimura, 2014b), es decir, horizontalmente isotropico, y vertical mente anisotropico. Este comportamiento puede ser explicado mediante el mecanismo de deposito geologico y formacion del mismo, por medio de capas, sobreyaciendo una sobre otra, obedeciendo a la secuencia de eventos geologicos que los formaron (Clayton, 2011; Nishimura, 2014a)

La anisotropia de los suelos ha sido ampliamente descrita como "inherente" o "inducida". Anisotropia inherente, es el resultado de las caracteristicas de los granos del proceso de formacion geologica (depositional process) (Nishimura, 2014a). La anisotropia inherente, puede ser descrita como una caracteristica inherente, intrinsica del material, y es independiente de los esfuerzos aplicados y el nivel de deformacion alcanzado. Mientras que la anisotropia inducida, es causada por los cambios de esfuerzos que siguieron al proceso de formacion y depositos de los suelos, o a diferenctes esfuerzos aplicados en la direccion horizontal y vertical (Clayton, 2011). Para fines practicos, el conocimiento de la anisotropia inherente, es necesario e importante, pero no suficiente, pero tambien el grado de sensitividad a alterar su grado de anisotropia inicial, debido al cambio de esfuerzos, incremento de cargas (en caso de construccion de una edificacion) o cuando son removidas (en caso de procesos de excavacion). La anisotropia inherente puede ser descrita mediante el analisis del comportamiento de suelos cuando es sometido a estado istropico de estres (esfuerzo igual en todas las direcciones) (Nishimura, 2014b), mientras que a partir del analisis despues de cambiar el estado de esfuerzos (diferente en cada direccion) el grado de anisotropia inducida puede ser evidenciado. La respuesta de los suelos a los cambios de esfuerzo, incluye muchos factores, por ejemplo, la magnitud de los esfuerzos iniciales, las condiciones de carga (drenado o no drenado, estatica o ciclica), la razon de los esfuerzos (vertical/horizontal), el tipo de suelo (arcillas, limos, arenas, suelos mixtos), entre otros factores geotecnicos (indice de plasticidad, por ejemplo), usualmente en el laboratorio, la prueba se realiza en la maquina triaxial (ver Laboratorio de Mecanica de Suelos, Hokkaido University)

Aunque es de todos aceptado, que la rigidez del suelo a pequeñas deformaciones juega un papel importante en el analisis y diseño de infraestructuras geotecnicas (Asslan, 2008) todavia hay bastante escases de estudios de caso y aplicacion. Una de las razones de esta falta de estudios, es la complejidad que envuelve la medicion de los parametros suficientes para describir el comportamiento del suelo, aun con modelos simplificados. Otra de las razones es que es requerido sensores de medicion de deformacion, altamente precisos, ademas de un ambiente estable, y personal preparado para desarrolar la prueba, con el fin de obtener mediciones satisfactorias (Gasparre & Coop, 2006; Nishimura, 2014a b). Los estudios existentes, con una descripcion completa y de los parametros elasticos para llevar a cabo el analisis del comportamiento del suelo, incluye no solamente suelos naturales uniformes, sino tambien muestras reconstituidas; por ejemplo muestras reconstituidas de arena (Bellotti et al., 1996; Kuwano et al., 2000; Kuwano & Jardine, 2002; HongNam & Koseki, 2005; Blanc et al., 2011) y limos (Zdravkovi?, 1996), esquistop natural (Wong et al., 2008) y arcillas (Lings et al., 2000; Gasparre et al., 2007; Brosse et al., 2011; Hosseini Kamal, 2012; Ratananikom et al., 2012; Nishimura, 2014b).

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