Numerical simulation of CBR test and HS-Small parameter characterization for Bogotá soils

Simulación numérica del ensayo CBR y determinación de los parámetros del modelo HS-Small para los suelos de Bogotá

This paper presents the determination of HS-Small constitutive model parameters for the Sabana Formation, the major deposit of Bogotá city. Mechanical parameters were obtained from index parameter of physical characterization, using correlations consulted as state-of-the-art. The characterization obtained has been validated with a numerical model of the CBR test, showing good agreement with typical values in the City of Bogotá. The methodology presented here would make possible the determination of the HS-Small parameters for the entire profile of the Sabana Formation. Once the parameter sets of the samples have been validated, a parametric analysis is performed, varying the friction angle and the shear module values. This parametric study shows that for the HS Small constitutive model, the stiffness modulus has a greater contribution in the CBR test than the friction angle, which would support the correlations between the resilient modulus and the CBR value; correlations widely used in pavement engineering. The methodology of characterization presented here would make possible the determination of the HS-Small parameters for the entire profile of the Sabana Formation. This allows for the numerical simulation of complex geotechnical works in the early stages of design when advanced mechanical laboratory tests are not available.

En este artículo se presenta la determinación de los parámetros del modelo constitutivo HS-Small para la Formación Sabana, el depósito más importante de la ciudad de Bogotá. Los parámetros mecánicos se obtuvieron a partir de propiedades índice de caracterización física, utilizando correlaciones consultadas del estado del arte para los suelos de Bogotá. La caracterización obtenida ha sido validada con un modelo numérico del ensayo monotónico de CBR, mostrando buena concordancia con valores típicos en la ciudad de Bogotá. La metodología aquí presentada haría posible la determinación de los parámetros HS-Small para todo el perfil de la Formación Sabana. Una vez validados los parámetros, se realizó un análisis paramétrico del modelo CBR variando los valores del ángulo de fricción y del módulo de corte. Este estudio paramétrico muestra que para el modelo constitutivo HS Small, el módulo de rigidez tiene una mayor contribución en el resultado del ensayo CBR que el ángulo de fricción, lo que sustentaría las correlaciones entre el módulo resiliente y el valor CBR; correlaciones ampliamente utilizadas en ingeniería de pavimentos. La metodología de caracterización aquí presentada haría posible la simulación numérica de obras geotécnicas complejas en las primeras etapas de diseño cuando no se disponga de ensayos mecánicas avanzados de laboratorio.