Análisis numérico del comportamiento de suelo reforzado con geoceldas

La geocelda es un material relativamente nuevo en la ingeniería geotécnica en comparación con las técnicas convencionales de refuerzo del suelo. El uso de geoceldas en varios proyectos de infraestructura ha cobrado importancia debido a sus diversos beneficios. Al día de hoy existe un amplio campo para investigaciones adicionales con el fin de comprender el comportamiento de la iteración suelo-geocelda que abarcan aspectos experimentales, numéricos, analíticos y de campo. Para su buen diseño de la configuración adoptada existen diversas soluciones analíticas con sus respectivas limitaciones. De esta manera, el objetivo es estudiar las soluciones analíticas por diferentes autores y por el método de elementos finitos analizar un modelo numérico tridimensional para determinar la capacidad de carga y el asentamiento de una zapata reforzada con geoceldas sometidas a cargas verticales. Finalmente, se realiza un estudio paramétrico para encontrar la combinación óptima de los diferentes parámetros geométricos del refuerzo con geoceldas.

Debido a la rápida urbanización, la construcción en suelos débiles se ha vuelto inevitable. En los últimos años, técnicas de mejora del suelo como columnas de grava o drenes verticales prefabricados han ganado popularidad por su amplio rango de aplicaciones en suelos blandos. Con todo, se continúa la búsqueda de nuevas técnicas que sean más rápidas y más económicas que las técnicas tradicionales. Como resultado de esto, las aplicaciones de geoceldas están aumentando a un ritmo rápido. Hoy en día, las geoceldas se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones de ingeniería geotécnica.
Las geoceldas son materiales rentables y sostenibles utilizados para mejorar el rendimiento de suelos granulares o blandos. Tienen una forma tridimensional y están hechas de polímeros de alta resistencia unidos ultrasónicamente o con aleaciones poliméricas como polietileno, poliolefina, etc. Debido a su naturaleza tridimensional, las geoceldas ofrecen confinamiento completo al suelo encapsulado, lo que conduce a una mejora general en el rendimiento de la cimentación.
En la actualidad, las aplicaciones de geoceldas están creciendo a un ritmo rápido debido a sus ventajas comprobadas sobre las técnicas tradicionales. Dado que las aplicaciones de geoceldas están creciendo a un ritmo rápido, es un momento oportuno para realizar estudios experimentales, analíticos y numéricos con los diferentes tipos de suelos en el Perú y la tecnología de geoceldas de lo que encuentra en el mercado local, para finalmente analizar las perspectivas futuras.
En la literatura hay una variedad de formulaciones analíticas relacionadas con las geoceldas, especialmente para estimar la capacidad de carga y el asentamiento de la cimentación reforzados. Pese a lo cual, no hay una metodología sofisticada disponible para el cálculo del asentamiento del suelo reforzado con geoceldas. La mayoría de los estudios de investigación pasados se ha centrado únicamente en las aplicaciones de geoceldas relacionadas con la ingeniería de cimentaciones. Esas investigaciones se enfocaron únicamente en la cuantificación del aumento en la capacidad de carga del suelo debido a la disposición de las geoceldas. Aún queda desarrollar pautas de diseño generalizadas o un esquema de solución analítica para las geoceldas. Desafortunadamente, muchos de estos esquemas de solución son primitivos y presentan deficiencias significativas.
Existen varios estudios que se limitan a aplicaciones de carga estática en el suelo reforzado con geoceldas, sin embargo, el conocimiento sobre el rendimiento de las geoceldas sometidas a cargas cíclicas es limitado. Siendo así, existe una gran necesidad de llevar a cabo experimentos y estudios numéricos tridimensionales para ayudar a desarrollar metodologías de diseño robustas en ampliar diferentes aplicaciones de las geoceldas, como las cimentaciones de máquinas, diseños resistentes a terremotos y cimentaciones ferroviarias, entre otros.
Por tal motivo se requieren simulaciones numéricas tridimensionales más realistas para comprender la variación de los esfuerzos y deformaciones en la superficie de la geocelda. La comprensión detallada del comportamiento de la geocelda bajo diferentes tipos de carga ayudará a optimizar el diseño de las geoceldas sometidas a cargas estáticas o cíclicas.