Resumen de Modelos de comportamiento de pantallas ancladas en terrenos con fluencia
En algunas de las normativas y guías existentes sobre anclajes al terreno se indican una serie de recomendaciones para el control a largo plazo de éstos, estableciendo un mínimo de células de carga a instalar y controlar periódicamente, según las dimensiones de la obra. Sin embargo, no existe un conocimiento real ni una solución teórica analítica sobre el problema de fluencia en estas condiciones de contorno y, por tanto, sobre la evolución de la carga del anclaje con el tiempo, en las condiciones de trabajo. Por esta razón, se suele introducir un coeficiente de seguridad respecto a la fluencia del terreno, o directamente, no se construyen anclajes en ciertos terrenos por restricciones mediante límites del índice de plasticidad o del contenido en materia orgánica del suelo o del coeficiente de fluencia obtenido en ensayos de investigación in situ.
Por ello, se propone un nuevo modelo analítico de interacción suelo-estructura para terrenos con fluencia que permite obtener la evolución de la carga en el anclaje con el tiempo, así como las deformaciones por fluencia asociadas. La solución completa del problema de contorno utiliza el modelo de Burgers, o cualquier modelo mecánico o empírico, la hipótesis de asiento de Borowicka y el movimiento producido por una fuerza en el interior de un semiespacio elástico. La singularidad que aparece cuando se aplica una fuerza puntual al comienzo de la longitud del bulbo se resuelve mediante integración de la ecuación de Mindlin para una carga constante repartida a una profundidad determinada actuando en una superficie anular.
En primer lugar, el problema teórico se ha resuelto para una losa anclada verticalmente al terreno y, a continuación, para una pantalla anclada, incorporando al conjunto la rigidez de este nuevo elemento, factor clave en la pérdida de carga en el anclaje. Asímismo, el modelo analítico queda implementado en una hoja de cálculo. Con la finalidad de mostrar su utilidad práctica, la solución desarrollada se aplica a un caso real de estructura flexible anclada, situada en Escocia.
También, se ha llevado a cabo la simulación numérica de ambos modelos analíticos en el programa de análisis geotécnico en diferencias finitas FLAC 3D.
De tal manera que se dispone de un modelo general parametrizado para el cálculo de pantallas ancladas en terrenos con fluencia. La validación de los modelos análiticos de pantalla anclada y losa anclada se realiza comparando estos con modelos representativos en diferencias finitas. Esto es, incorporando las mismas leyes constitutivas de fluencia y condiciones de contorno. Las predicciones realizadas a partir de los respectivos modelos numéricos y analíticos muestran un buen ajuste.
Los resultados obtenidos revelan la importancia de la necesidad de disponer de ensayos de fluencia específicos, de un mínimo de duración (superior a los 60 o 120 minutos, de los ensayos de investigación en obra) y al nivel de carga de trabajo, para realizar una estimación adecuada de los parámetros y obtener con ellos una predicción lo más ajustada posible.
En esta línea y con un conocimiento previo de los factores que afectan al fenómeno, se presenta un nuevo ensayo de fluencia en laboratorio que permite medir los desplazamientos bajo carga constante durante largos periodos de tiempo, en un anclaje embebido en una roca blanda de grandes dimensiones. Se detallan los fundamentos teóricos que han servido para el diseño del equipo, así como sus características mecánicas y geométricas, definiendo el procedimiento de ensayo. En particular, se ha ensayado un geomaterial, compuesto por bentonita, cemento y agua, que ha sido caracterizado geotécnicamente mediante ensayos de identificación, resistencia y deformabilidad. Se define el proceso específico de fabricación de los bloques sobre los que se efectúan ensayos de fluencia con duraciones de hasta dos meses. Los resultados obtenidos revelan la necesidad de tener en cuenta dos factores para la adecuada interpretación de los desplazamientos instantáneos que se obtienen con el ensayo: la mayor rigidez en pequeñas deformaciones y el efecto escala.
