Simulação Numérica de Interação Solo-estaca pelo Método dos Elementos Finitos

Abstract

El análisis y diseño de grandes estructuras de ingeniería generalmente requiere el uso de cimientos profundos basados ​​en pilotes de acero o hormigón armado. Dado que el problema es de naturaleza tridimensional debido a las condiciones de contorno y la variación espacial de las propiedades del suelo, se necesita una herramienta computacional capaz de simular este tipo de problema en situaciones de interés, como la carga sísmica o cuasiestática por consolidación. En este trabajo, se propone un modelo numérico tridimensional basado en el método de elementos finitos bajo pequeñas deformaciones para modelar el problema de interacción suelo-pilote bajo cargas estáticas, cuasiestáticas y dinámicas. Los elementos finitos hexaédricos se utilizan para representar el medio poroso saturado y las pilas de hormigón armado. Se considera la interacción parcial entre ambos medios, mediante la inclusión de elementos de interfaz capaces de simular separación y deslizamiento. La no linealidad física de todos los materiales involucrados se considera mediante el uso de la teoría de la plasticidad, donde se utilizan esquemas de integración explícitos. Se utiliza un modelo constitutivo basado en la teoría de plasticidad generalizada para simular el fenómeno de licuefacción en arenas. En el caso de pilotes de hormigón armado, se utilizó un modelo de grietas distribuidas para representar el proceso de fisuración, mientras que el refuerzo de refuerzo se puede representar por una capa distribuida equivalente o por un modelo incrustado discreto. Se presentan ejemplos numéricos para validar la implementación correcta del modelo numérico mediante la inclusión de elementos de interfaz capaces de simular separación y deslizamiento. La no linealidad física de todos los materiales involucrados se considera mediante el uso de la teoría de la plasticidad, donde se utilizan esquemas de integración explícitos. Se utiliza un modelo constitutivo basado en la teoría de plasticidad generalizada para simular el fenómeno de licuefacción en arenas.