Comportamiento de un material granular no tratado en ensayos triaxiales cíclicos con presión de confinamiento constante y variable

Behavior of an unbound granular material in cyclic triaxial tests with constant and variable confining pressure

En un pavimento, cada una de las capas de la estructura experimenta bajo una carga vehicular, ciclos de esfuerzo con componentes vertical, horizontal y de corte. Para el estudio de materiales granulares no tratados (utilizados para conformar capas de base y subbase), la mayor parte de las investigaciones se realizan empleando equipos triaxiales cíclicos en donde sólo la carga vertical es cíclica y la presión de confinamiento permanece constante durante el ensayo. Un ensayo que reproduce mejor la forma como se distribuyen los esfuerzos en estas capas es el ensayo triaxial cíclico con presión de confinamiento variable. En este ensayo se pueden modelar las componentes cíclicas tanto en el sentido vertical como horizontal. A pesar que son ensayos distintos, la ingeniería de pavimentos supone que la respuesta que experimentan estos materiales en estos ensayos es similar, lo anterior basado en algunos estudios realizados en la década de los setenta. En la presente investigación se diseña y desarrolla un programa experimental más detallado, para comparar el comportamiento que desarrolla un material granular no tratado en estos ensayos. De los resultados se evidencia que sólo para algunas trayectorias de esfuerzo, la dirección y la acumulación de la deformación vertical y volumétrica es similar.

INTRODUCCIÓN

Un pavimento debe ser diseñado de tal manera que las cargas impuestas por el tránsito no generen deformaciones permanentes excesivas. En el caso de los pavimentos flexibles estas deformaciones se producen en cada una de las capas. Los métodos de diseño de pavimentos suponen que la mayor parte de la acumulación de la deformación permanente ocurre en la subrasante. Sin embargo, en vías donde se construyen capas asfálticas delgadas o de baja rigidez (p.e., vías de bajo tráfico) las capas granulares de base y subbase (compuestas por materiales granulares no tratados) soportan el esfuerzo aplicado casi en su totalidad y la magnitud de dichos esfuerzos puede llegar a generar valores elevados de deformación permanente. Adicionalmente diversas investigaciones realizadas sobre pistas de pruebas han demostrado que gran parte de la deformación permanente se produce en las capas granulares [1-10]. Si a lo anterior se suma que la tendencia del parque automotor en Colombia y el mundo en los últimos 30 años ha sido incrementar en número y magnitud de cargas, es evidente entonces pensar que como criterio de diseño, las metodologías empíricas o mecanicistas deben darle mayor importancia a las deformaciones que se producen en estas capas. Por otro lado, la forma para caracterizar y evaluar de manera indirecta la “calidad” de materiales granulares para base y subbase en un pavimento es por medio de la realización de ensayos empíricos, los cuales no pueden predecir la rigidez y la resistencia a la deformación permanente que experimentan bajo una carga rodante (carga cíclica).