Estudio de la fase inelástica (1)

 Estudio de la fase inelástica para cualquier tipo de  firme (1):

En el apartado anterior se hace un estudio del estado de la base y las condiciones de apoyo del firme sobre esta, en función de la relación existente entre la deflexión residual y el módulo aparente de la base, llegando a definir el índice estructural deflectométrico IED y realizar una calificación del firme en función de dicha relación.

Esta calificación será valida en el caso de que realmente la deflexión residual  sea consecuencia de la existencia de huecos o zonas de alta descompactación de la base, hecho este que se puede afirmar con bastante certeza en el caso de firmes rígidos.

Sin embargo la deflexión residual ,( que es el signo externo de la existencia de disfunciones en el firme no tratables por la teoría de la elasticidad), no siempre está relacionada solo con este problema de la base , sino que puede ser un reflejo de otros problemas tales como despegue de las capas del firme (insolidaridad de trabajo entre ellas) , deterioros físicos en  las capas del firme , envejecimiento del mismo , cuarteamientos y fisuración generalizada ; estos últimos son visibles y objetivamente evaluables a través de los índices de estado visual , pero el despegue de capas puede darse sin que existan aún signos externos visibles.

Si consideramos  la deformada total del firme para una determinada carga P de valor igual a la carga de cálculo ( siempre superior a la carga crítica) , y la deformada residual provocada por la carga crítica , la deformada diferencia de ambas , será la deformada elástica  evidentemente, es decir la deformada necesaria para realizar el cálculo elástico.

Aunque aún no se ha tratado aún  el ajuste de la curva deformada, de momento y para comprender el estudio que se realiza en este apartado, es suficiente con saber que de acuerdo con las teorías de Westergaard y de Timosenko , es posible encontrar los parámetros elásticos necesarios para que la deformación realmente medida, sea reproducida por una deformación teórica coherente con el concepto fundamental de ambas teorías de que la deformación es proporcional a la carga (Este tema se tratará con la profundidad e importancia que se merece más adelante).

Según esto , podemos realizar el ajuste de la deformada realmente medida , de la deformada residual deducida , teniendo en cuenta que para ella la carga de cálculo será la carga crítica , y para la deformada elástica (diferencia entre la deformada total y la residual).

En el gráfico 44 se  exponen los resultados de los ajustes sobre las tres deformadas descritas y en un caso real con una carga de cálculo de 6.500 Kg y una carga crítica de 1.900 Kg.

 Para cada caso se obtiene, entre otros parámetros, el módulo K de la subbase de apoyo que no necesariamente ha de coincidir con el calculado para la recta residual y que hemos llamado Ka = módulo aparente del firme.

Lo normal en cualquier ajuste de la deformada realmente medida es que para conseguirlo haya que introducir la existencia de discontinuidades en el entorno de la carga; estas discontinuidades representan la anisotropía del firme y están muy relacionadas con la existencia de la deflexión residual.

Consideremos por un momento que en el firme en estudio no existiesen problemas inelásticos que, como hemos visto en el apartado 2.4 se pueden evaluar a través del factor de anisotropía Fani.

Esto supondría que la deflexión máxima bajo carga sería inferior a la realmente medida.

Una aproximación a esta deflexión la conseguimos calculando la deformada que mejor se ajusta a todas las deflexiones realmente medidas excepto la deflexión bajo carga considerando que el firme tiene los parámetros estructurales deducidos para el ajuste inicial excepto las discontinuidades en el entorno de la carga  (curva azul del gráfico 44). Esta curva es representativa de la deformada elástica  que correspondería al firme sin problemas inelásticos puntuales fuera del entorno de la propia carga .

Otra posible aproximación la obtendríamos considerando la curva deformada que resulta de aplicar directamente los parámetros deducidos en el ajuste principal de la deformada real, pero sin considerar las discontinuidades y sin realizar ajuste alguno ( curva roja fina del gráfico 44). Esta curva por tanto   representa la deformada del firme si no existiesen problemas inelásticos puntuales en el entorno de la carga ni en ningún otro punto ya que no hemos condicionado ningún punto de ajuste. Observemos que las diferencias de deflexión máxima entre las curvas isótropas descritas y la curva ajustada para la deformación total son de un valor significativo en la deformada residual, se hacen prácticamente nulas para la deformada elástica y vuelven a crecer para la deformada realmente medida. En las filas 4 a 6 del cuadro adjunto se exponen los valores de estas diferencias. Para la deformada residual (producida por una carga de 1.9 Ton), las diferencias de deflexiones  entre las curvas descritas, en el punto de máxima deformación, son respectivamente de 45 y 18 mm/1000 , mientras que esas diferencias en la deformada elástica para 6,5 Ton (carga mucho mayor) son casi nulas , y en la deformada realmente medida son prácticamente las mismas que en la residual. Esto quiere decir que en el caso considerado ya se produce una deformación anómala para la carga crítica, que se mantiene para cargas superiores sin que exista incremento adicional significativo en la plena deformación que es cuando, de existir problemas de discontinuidades en la base, mas evidente seria la diferencia de las deformaciones mencionadas.