Descripción
En este modelo se representa de manera simplificada la estructura portante de un depósito de tierra con un diámetro de 3 metros. Este consta de dos cámaras de 8 m de largo, que están conectadas en el centro mediante una sala de revisión e instalación. A esta se adjunta un pozo de acceso que llega hasta la superficie del terreno. La superficie del terreno se encuentra dos metros por encima del depósito.
El tanque está hecho de plástico reforzado con fibra de vidrio y perfiles de acero inoxidable. Estos materiales se representaron mediante un comportamiento de material plástico ortotrópico e isotrópico respectivamente.
Cimentación
Para la cimentación se asumieron simplificadamente muelles de área constantes en la mitad superior e inferior del depósito. El cálculo se realizó según el método modificado del módulo de cimentación biparamétrico de Pasternak. La profundidad de influencia se determinó a 2,4 m. En la parte superior, el espesor de cimentación se estableció según la cobertura (2 m). Además, aquí se realizó una reducción del 50 % en la rigidez del muelle. Esto se debe a las influencias de la cimentación perturbada debido a la proximidad de la superficie del terreno y a una supuesta compactación no completa durante la instalación. La imagen a continuación muestra la representación de los coeficientes de cimentación elástica en la dirección z, así como el cuadro de diálogo de entrada correspondiente de los parámetros de cimentación aplicados en la mitad inferior.
Más información sobre la modelización de las interacciones entre el suelo y la estructura se incluye en la siguiente entrada del manual. También se muestran procedimientos más específicos para determinar la interacción entre la estructura y el suelo.
- Manuales en línea RFEM 6 | Análisis geotécnico | Fundamentos teóricos | Interacción suelo-estructura
Presión de tierra
La presión de tierra que actúa sobre el tanque se deriva del peso del suelo circundante y aumenta con la profundidad. La distribución se puede asumir como lineal, comenzando sin carga en la superficie del terreno. La aplicación se realizó en las tres direcciones principales globales sobre las paredes exteriores del tanque. La siguiente imagen ilustra la aplicación de carga del peso propio del suelo.
Llenado
Las dos cámaras del tanque se cargaron de manera independiente con la presión hidrostática resultante del llenado de líquido. Este resulta del peso específico del líquido y la altura de llenado, aumenta linealmente con la profundidad y actúa perpendicularmente sobre la pared del tanque.
Más información sobre la presión hidrostática en estructuras de tanques se puede obtener en el siguiente artículo técnico:
Flotabilidad
Flotabilidad debido al agua subterránea presente
Para este caso se supone que el tanque está temporalmente sumergido hasta la mitad en el agua subterránea. La carga total de flotabilidad se determina según el principio de Arquímedes a partir de la masa del agua desplazada. Su efecto se opone a la aceleración gravitatoria. Por lo tanto, la fuerza resultante actúa en nuestro modelo en la dirección negativa del eje z. Además, aquí se lleva a cabo una distribución de cargas sobre el área proyectada y se supone una carga creciente linealmente en Z. Esto debería, desde el lado seguro, llevar a una sobreestimación de la carga y a un aumento de la ovalización del tanque. La siguiente fórmula muestra la carga de área determinada para estas suposiciones bajo una distribución constante. La entrada se muestra en la imagen a continuación.
Cambio de la presión de tierra debido al agua subterránea presente
Debido al cambio temporal del nivel del agua subterránea, también cambia la carga resultante del suelo presente. La fórmula a continuación muestra el cálculo de esta carga de cambio. La imagen que sigue muestra la distribución de la carga correspondiente y los componentes de cambio a lo largo de la profundidad.
Optimización
En la siguiente imagen se presentan las configuraciones de optimización, así como las dimensiones paramétricas correspondientes de la estructura portante seleccionadas para la optimización. A través del botón marcado "OK & calcular todo", se pueden calcular las mutaciones de optimización.
Notas finales
Interacción suelo-estructura
Para una representación realista de la interacción entre la estructura y el suelo circundante, sería necesario representar el suelo como un volumen 3D y con un comportamiento de material no lineal. Más información está disponible en el manual del Add-On Análisis Geotécnico en los siguientes enlaces:
- Manuales en línea de RFEM 6 | Análisis geotécnico | Materiales de tipo suelo
- Análisis geotécnico | Tipo de modelado del suelo | 3D | Método de elementos finitos
Estabilidad/pandeo
En este artículo se omitió la aplicación de imperfecciones y la verificación contra el fallo de estabilidad. Sin embargo, la verificación con el método GMNIA sería aquí fácilmente posible debido a los materiales no lineales ya aplicados. Más información al respecto está disponible en el siguiente artículo técnico y en el webinar: