Evaluación del comportamiento sísmico de muros de suelo reforzado con geomallas por métodos numéricos

Abstract

Los muros de suelo reforzado son una alternativa de solución de la ingeniería geotécnica en la construcción de plataformas o vías en zonas accidentadas como los Andes Peruanos. El diseño de estos muros se basa principalmente en una verificación de su estabilidad interna y externa, y de la estabilidad a nivel global para condiciones estáticas y pseudoestáticas, empleando el método de equilibrio límite. Sin embargo, las verificaciones de estabilidad pseudoestática no proveen información alguna sobre las deformaciones en el muro causadas por la acción sísmica; por ello, es necesario realizar una verificación de estas deformaciones por métodos simplificados, o análisis numéricos como los métodos de elementos finitos o diferencias finitas en condiciones dinámicas, los cuales permiten evaluar el muro en términos de las deformaciones permanentes. En la presente tesis se abordan los conceptos de diseño de muros de suelo reforzado con geomallas, y la evaluación de las deformaciones permanentes causadas por un evento sísmico, por el método de diferencias finitas. Se presenta el análisis dinámico de muros de suelo reforzado por métodos numéricos, desde la conceptualización del modelo, selección de parámetros del suelo y del refuerzo, definición del movimiento sísmico en la base del modelo, y las consideraciones para llevar a cabo el análisis dinámico hasta concluir con la discusión de resultados. De los resultados encontrados tenemos que los MSR se comportan como bloque ante una condición dinámica, y que las tensiones generadas en los refuerzos están muy por debajo de la tensión última de diseño.

The mechanically stabilized earth (MSE) walls are an alternative to solve geotechnical engineering problems in the construction of embankments or roads in zones of complex relief such as in the Peruvian Andes. The design of this kind of structures is usually based on the verification of its internal and external stability, and the global stability under static and pseudo-static conditions through the limit equilibrium method. However, the pseudo static analysis does not provide any information about strains or displacements in the wall after a seismic event. Therefore, it is necessary to conduct analysis by simplified methods or numerical methods such as the finite elements or difference finites methods under dynamic conditions, which it allows to evaluate the response of the wall in terms of permanent displacements. This thesis reviews the concepts of design of reinforced soil walls with geogrids and the evaluation of permanent deformations by the finite differences method under dynamic conditions is addressed. The dynamic analysis of reinforced soil walls using numerical methods is presented, from the conceptualization of the model, selection of soil and reinforcement parameters, definition of the seismic movement at the base of the model, and considerations to carry out the dynamic analysis until concluding with the discussion of results. From the results we have found that the MSR behave as a block before a dynamic condition, and that the stresses generated in the reinforcements are well below the last design tension.