Modelos reducidos en geotecnia

Cuando uno llega a una cierta edad, tiene hijos y le gusta la geotecnia, en algún momento se pregunta, si puedo puede mi hijo hacer carreras tan reales en mi su scalextric yo debería poder modelar, a escala reducida, fenómenos como la inestabilidad de un talud en suelos o el colapso de un túnel.

En este artículo explico que sí se pueden hacer tales modelos a escala y aproximar el comportamiento del terreno, aunque, debido a una serie de circunstancias, tiene su dificultad. Digamos que no es tan “sencillo” como construir una maqueta funicular (ver foto siguiente) como la que utilizó Gaudí para entender la estructura de La Sagrada Familia.

Sigue leyendo y te explicaré que aspectos diferenciales tiene el terreno a efectos de realizar modelos reducidos.

La mayoría de los fenómenos que nos interesa analizar en geotecnia se caracterizan por que parte del terreno entra en rotura con un comportamiento más o menos friccional, luego su capacidad de soportar esfuerzos de corte dependerá del esfuerzo de contacto entre partículas.

Veamos que pasa con este esfuerzo de contacto si aplicamos un factor de escala, para ello simplemente imaginemos un cubo apoyado sobre una superficie.

La presión de contacto en el original será el peso dividido por la superficie, es decir a*densidad. Si aplicamos un factor de escala 2:1 veremos que la presión de contacto pasa a ser 0,5*a*densidad, es decir la mitad.

Lo anterior, aunque parezca intranscendente, en terreno no lo es, ya que el terreno tendrá una cierta capacidad de soportar esfuerzos de corte en función de la tensión de contacto entre partículas, luego si queremos obtener, en el modelo reducido, el mismo estado tensional que en el original, la única forma de actuar es aumentando la gravedad.

Para aumentar la gravedad, en geotecnia se utilizan los equipos centrífugos, consiguiendo escalar la gravedad fácilmente por encima de los 400g, de forma que es posible, por ejemplo, mediante una muestra reducida modelar un fenómeno geotécnico que implique 100*10⁶ m³ de material, aquí teneis un equipo centrífugo.

Así, por ejemplo se puede modelar el funcionamiento de un muro de tierra armada como el que se puede ver en la siguiente fotografía.

Os dejo un video de un equipo centrífugo en funcionamiento

Se trata de un equipo de la empresa BROADBENT Especialistas en la fabricación de equipos centrífugos, aquí podéis ver su apartado de equipos centrífugos geotécnicos así como un catálogo de éstos.

Bueno, pues ala, a comprarse un centrífugo y a hacer modelos reducidos.

Aunque no lo parezca, este artículo está muy relacionado con las tensiones efectivas, para los que quieran acercarse algo más en este concepto, os recomiendo la visita de los siguientes artículos de GEOJUANJO.

• GEOTECNIA PARA TORPES: Las tensiones efectivas o como hacer una viga con granos de arroz (CAP. 1- La presentación).
• GEOTECNIA PARA TORPES: Las tensiones efectivas o como hacer una viga con granos de arroz (CAP. 2- El nudo).
• GEOTECNIA PARA TORPES: Las tensiones efectivas o como hacer una viga con granos de arroz (CAP. 3- El desenlace).

Gracias por vuestro tiempo.

juanjo