Parámetros de rigidez de modelos de materiales de suelo

Introducción

El suelo muestra un comportamiento de material altamente no lineal. Una de sus propiedades significativas es la dependencia de la tensión de la rigidez del suelo. El modelo de material de suelo elástico no lineal es apropiado para representar esta rigidez dependiente de la tensión.

Una vez que se establece el tipo de material "Suelo" en el programa y el tipo de material elástico no lineal "Isótropo | Suelo | Elástico no lineal (sólidos)”, está disponible una pestaña de entrada de datos específica (Imagen 1).

Dependencia de la tensión de la rigidez

La pestaña de arriba (Imagen 1) proporciona una representación esquemática de la relación tensión-deformación del suelo en el gráfico de diálogo. La dependencia de la tensión utilizada se expresa para el módulo edométrico con la siguiente ecuación, según [1]. Corresponde al planteamiento utilizado en el modelo de suelo endurecido.

Las resistencias a cortante (φ y c, ver 1 en la imagen 1) se pueden tomar directamente del informe geotécnico del proyecto respectivo. Además, se requieren los siguientes parámetros (ver 2 en la imagen 1).

• E_oed,ref - valor de referencia del módulo tangente edométrico
• p_ref - tensión de referencia
• m - exponente para la dependencia de la tensión

La dependencia de la tensión se controla mediante el exponente m, que se puede medir tanto en la prueba del edómetro como en la prueba triaxial. Los valores típicos para la arena son m = 0,5 y para arcilla m = 1,0. El valor de referencia de la rigidez de carga inicial del modelo E_oed,ref se puede derivar de los módulos condicionados del informe geotécnico por medio de p_ref y m.

Determinación de los parámetros E_oed,ref, p_ref & m

Esta sección mostrará ahora cómo determinar los parámetros para el modelo de material utilizando un ejemplo. La investigación geotécnica para nuestro ejemplo muestra las siguientes capas de suelo.

El cálculo se realiza mediante los siguientes pasos:

• 1. Determinación de las tensiones disponibles en el estado inicial

Basándose en las propiedades del suelo de las capas y sus alturas, se puede determinar la presión de sobrecarga efectiva σ_v' para la profundidad respectiva.

• 2. Rigidez del suelo según un informe geotécnico

El perfil de rigidez del suelo a lo largo de la profundidad se conoce del informe geotécnico.

• 3. Rigidez calculada mediante la fórmula del modelo de material

Los parámetros del modelo de material se establecen de tal manera que el perfil de rigidez resultante del modelo de material muestra una concordancia satisfactoria con el de la evaluación de expertos.

Las tensiones y rigideces que se muestran en la tabla en la Imagen 3 son el resultado para el presente ejemplo.

Resultado

La imagen 4 a continuación muestra la distribución de la rigidez edométrica sobre la profundidad en el estado de tensión inicial, derivada de la fórmula del modelo de material y utilizada en el análisis de elementos finitos. El perfil de rigidez del informe geotécnico se muestra para la comparación.

Queda claro que los valores de rigidez E_oed aplicados representan el perfil de rigidez del informe geotécnico de manera apropiada.