Simulación numérica de una estructura de pavimento flexible reforzada con geo celdas, apoyada sobre subrasantes continuas y discontinuas (2021)
La sabana de Bogotá posee suelos de consistencia blanda, en su mayoría arcillas, las cuales, a lo largo del pasado reciente, han presentado problemas de desecación por la profundización del nivel de agua libre, implicando el desarrollo de grietas semiverticales de desecación, las cuales han comprometido la continuidad del medio. Partiendo de lo anterior, se busca determinar la disminución en las lesiones y afectaciones a la transitabilidad de las vías generadas por la pérdida de continuidad de la subrasante en donde se apoyan las estructuras de pavimentos flexibles, mediante la inclusión de geocompuestos tales como las geoceldas. La inclusión de geoceldas dentro de la estructura de pavimento como mejoramiento de la subrasante ha venido en auge dentro de los últimos años en el país, lo que ha generado diseños donde se desprecia la incidencia real de esta a lo largo del tiempo en la estructura. La complejidad de estos problemas ha hecho necesaria la búsqueda de herramientas numéricas que permitan simular y considerar, al menos tangencialmente, todas las incertidumbres en el análisis de problemas geotécnicos. En este sentido, el análisis mediante elementos finitos (MEF), permite resolver problemas en geotecnia, debido a su integración de sistemas complejos de ecuaciones, los cuales hasta hace poco eran inabordables. Los MEF (Modelos de Elementos Finitos) convierten estos sistemas de ecuaciones complejos, en sistemas de ecuaciones, los cuales por medio de un ordenador se resuelven con salidas gráficas que permiten la interpretación de los resultados del análisis. En Colombia las carreteras comúnmente deben apoyarse sobre subrasantes deficientes, con CBR menores al 3%, que generalmente presentan problemas de capacidad portante y compresibilidad a largo plazo, por tal motivo para este tipo de suelos se requiere realizar estabilización del suelo o un reemplazo parcial, “el uso de reforzamiento de subrasantes con geocompuestos, ha sido una estrategia semi-empírica implementada hace algunos años que permite mitigar los daños en la superficie debidos a las cargas aplicadas sobre subrasantes blandas” (Pineda Jaimes & Orduz Duarte, 2017). Del mismo modo y teniendo en cuenta los antecedentes de los suelos arcillosos de la sabana de Bogotá. Este trabajo presenta la simulación acoplada de una estructura de pavimento del occidente de la sabana de Bogotá, en donde el problema de desecación ha sido relativamente bien referenciado y donde hay abundantes evidencias de los efectos de esta condición en la estabilidad de las obras civiles. Se realizaron cuatro modelos constitutivos con las características de la zona de estudio, contemplando dos alternativas: mejoramiento de la subrasante con rajón y mejoramiento de la subrasante con geoceldas; a partir de estas dos alternativas se simuló mediante PLAXIS el comportamiento dinámico de las dos alternativas propuestas, sobre un medio continuo y uno discontinuo (que presenta fisuración); para este último se asumió: un ancho de fisuras correspondiente a 0.05 m, columnas de suelo con ancho de 3 m y 20 m de largo y una profundidad de 2 m. Una vez realizado el análisis dinámico se evidenció que para el medio continuo y discontinuo la implementación de geoceldas como mejoramiento en la subrasante, presenta disminución de los desplazamientos verticales y horizontales en un rango del 4% al 16%.