Cuando se aplica una fuerza al suelo o a la arena, las partículas se reorganizan para formar un empaque más denso, lo que aumenta la resistencia. Este fenómeno se conoce como densificación del suelo. Sin embargo, no se entendía bien el mecanismo exacto por el cual los golpes repetidos mejoran la densificación del suelo.
Para investigar esto, el equipo de investigación del IIS llevó a cabo una serie de experimentos utilizando una máquina de prueba de impacto especialmente diseñada. Dejaron caer una bola de acero desde diferentes alturas sobre una muestra de arena y midieron la fuerza necesaria para penetrar la arena. El equipo observó que la resistencia a la penetración aumentaba con la energía del impacto, lo que indica que la arena se hacía más fuerte a medida que se golpeaba con más fuerza.
Para obtener información sobre los mecanismos subyacentes, el equipo realizó más experimentos utilizando cámaras de alta velocidad y tomografía computarizada (TC) de rayos X. Las grabaciones de las cámaras de alta velocidad revelaron que el impacto de la bola de acero generó ondas de choque de alta velocidad que se propagaron a través de la arena. Estas ondas de choque indujeron la reordenación y densificación de las partículas, lo que resultó en una mayor resistencia del suelo.
Las tomografías computarizadas de rayos X proporcionaron imágenes detalladas de la estructura interna de la muestra de arena antes y después del impacto. Las imágenes confirmaron la reordenación de las partículas de arena y mostraron la formación de regiones más densas dentro de la muestra. Estas regiones más densas contribuyeron al aumento general de la resistencia del suelo.
Los hallazgos del equipo proporcionan información valiosa sobre el comportamiento del suelo y la arena bajo cargas de impacto repetidas. Comprender este mecanismo es esencial para diseñar y optimizar estructuras que interactúan con el suelo o la arena, como cimientos, terraplenes y bases de carreteras. Al considerar los efectos de las cargas de impacto repetidas, los ingenieros pueden garantizar la seguridad y la integridad de estas estructuras en diversas aplicaciones.
Los resultados de la investigación se publican en la prestigiosa revista "Nature Communications" y representan un avance significativo en nuestra comprensión de la mecánica del suelo y la ingeniería geotécnica.
