Homogenización computacional aplicada al estudio de suelos tipo conglomerado del austro ecuatoriano

Resumen

La ciudad de Cuenca, en el Austro Ecuatoriano, está asentada en su mayor parte sobre suelos tipo conglomerado (suelo heterogéneo constituido por una mezcla de materiales entre boleos decimétricos y arcilla). Actualmente, no existen valores de los parámetros mecánicos obtenidos experimentalmente, en gran medida debido a que los tamaños de los volúmenes representativos de este material son inmanejables en laboratorios. Ante esto, se utilizó una metodología basada en homogeneización computacional. El ingrediente central es un modelo computacional del material que permita realizar ensayos virtuales sobre volúmenes representativos. Para poder definir el modelo, debió determinarse las propiedades de cada elemento constitutivo del material. Se consideraron dos elementos: boleos, clastos con diámetros superiores a ¾ de pulgada, y matriz, material de dimensiones inferiores a ¾ de pulgada. Las propiedades de la matriz fueron halladas a través de ensayos triaxiales lentos saturados y triaxiales rápidos parcialmente saturados sobre muestras elaboradas con igual peso específico y humedad que el material de campo. Las propiedades del segundo elemento, los boleos, se determinaron a través de datos de la literatura al respecto. Para conocer el volumen a usar, se requieren una longitud característica y la distribución real de los elementos dentro del conjunto. El primer problema se resuelve mediante un análisis asintótico computacional. Para el segundo problema, se usaron fotografías digitales de taludes naturales o elaborados que muestren la distribución del conglomerado. Se realizó un análisis de sensibilidad de los factores más influyentes en las propiedades elásticas del conglomerado como compuesto (tamaño, forma, distribución y propiedades de los componentes). Usando el modelo computacional, las propiedades halladas para cada componente del conglomerado y variando los factores más influyentes, se llegó a obtener rangos de variación para el módulo de elasticidad (coeficiente de Young, E) y el coeficiente de Poisson (υ) del conglomerado en su conjunto.