Análisis de la influencia de la redistribución de esfuerzos en la transmisión de presiones al suelo de fundación en Muros de Suelo Reforzado sometidos a altas cargas, empleando análisis No Lineal por el Método de los Elementos Finitos

Abstract

El concepto moderno de la técnica de suelo reforzado data de inicios de la década de los 60. En el tiempo en que esta práctica viene siendo empleada y estudiada, ha gozado de gran popularidad debido a sus relativos bajos costos en comparación con sistemas tradicionales equivalentes, el grado de fiabilidad del sistema, su aspecto y su diversidad arquitectónicos. En el año 2001, la Federal Highway Administration de Estados Unidos desarrolló el manual de diseño y construcción de muros TEM, actualmente FHWA-NHI-10-024 y FHWA-NHI-10-25, los cuales brindan instrucciones y recomendaciones para el diseño y construcción de estas estructuras, basados en las instrucciones de la norma AASHTO LRFD. Estas fuentes incluyen una serie de supuestos, entre los cuales se encuentra el asumir la base del muro como una cimentación equivalente. La norma AASHTO LRFD lo establece de la siguiente manera: “(…) se deberá asumir una cimentación equivalente cuya longitud sea la longitud del muro y cuyo ancho sea la longitud de la cinta de refuerzo al nivel de la fundación. Las presiones a soportar deberán ser modeladas empleando una distribución uniforme de carga en la base, aplicado en un ancho efectivo (B’= L-2e)”. AASHTO LRFD (2010). La presente investigación pretende analizar el modo como se realiza la transferencia de esfuerzos al suelo de fundación de un muro de suelo reforzado con el fin de verificar en que modo dicho supuesto es técnicamente correcto, así como analizar la posibilidad de reducir la extensión del refuerzo empleado por medio de una optimización del cálculo a través de un modelo más cercano a la realidad. Para ello, se pretende realizar un Análisis por Elementos Finitos empleando un Modelo Constitutivo que incorpore al modelo el comportamiento no-lineal del suelo, tanto para el material de relleno como para el suelo de fundación.

The modern concept of the reinforced earth technique dates to the early 1960s. In the time this practice has been used and studied, it has enjoyed great popularity due to its relatively low costs compared to equivalent traditional systems, the degree of reliability of the system, its architectural appearance and diversity. In 2001, the United States Federal Highway Administration developed the MSE wall design and construction manual, currently FHWA-NHI-10-024 and FHWA-NHI-10-25, which provide instructions and recommendations for the design and construction of these structures, based on the instructions of the AASHTO LRFD standard. These sources include a series of assumptions, among which is the assumption of the base of the wall as an equivalent foundation. The AASHTO LRFD standard states it as follows: “(…) An equivalent footing shall be assumed whose length is the length of the wall, and whose width is the length of the reinforcement strip at the foundation level. Bearing pressures shall be computed using a uniform base pressure distribution over an effective width (B ’= L-2e)”. AASHTO LRFD (2010). The present research aims to analyze the way in which stresses are transferred to the foundation soil of a reinforced soil wall to verify in which way that assumption is technically correct. As well as to analyze the possibility of reducing the extension of the reinforcement used, by means of an optimization of the calculation through a model closer to reality. To do this, it is intended to carry out a Finite Element Analysis using a Constitutive Model that incorporates the non-linear behavior of the soil into the model, both for the filling material and for the foundation soil.