Análisis numérico del comportamiento de arenas en ensayos triaxiales monotónicos mediante el empleo del modelo constitutivo UBCSAND

Abstract

En la presente investigación se realiza el análisis numérico del comportamiento mecánico de las arenas en ensayos triaxiales monotónicos mediante el empleo del modelo constitutivo UBCSand. El comportamiento mecánico de las arenas es sumamente complejo; depende de la acción de cargas, de su composición de granos y su estado de esfuerzos adquirido previo al análisis; todo esto es representado con gran aproximación en un ensayo triaxial, el cual representa de mejor forma la realidad física de la arena. El aprovechamiento de la data experimental esta al menos cubierto gracias al uso de modelos constitutivos que incorporados a software sofisticados de ingeniería predicen con aproximación el comportamiento mecánico de la arena. El cálculo numérico del comportamiento mecánico de arenas se ha desarrollado haciendo uso del código de elementos finitos TNO DIANA el cual tiene incorporado al modelo UBCSand. Para el modelamiento numérico de arenas se incluyó la descripción de un caso de ensayo triaxial monotónico no drenado realizado por Vargas (2015), la arena en estudio es una arena de relave minero el cual posee una densidad relativa del 40%. El estudio de ensayos triaxiales monotónicos no drenados de arenas es con el fin de evaluar y determinar los parámetros del modelo UBCSand. El cálculo de parámetros siguió una metodología de obtención de parámetros, el cual se describe en forma detallada en el capítulo 4.2. El modelo UBCSand en TNO DIANA fue verificado y validado para su empleo. De esta manera, se procedió al modelamiento numérico en dicho programa, y los resultados numéricos calibrados fueron comparados con la respuesta experimental de la arena. Así se demostró que el modelo UBCSand implementado en TNO DIANA muestra un buen desempeño en cuanto se refiere al cálculo mecánico del comportamiento de arenas. Las respuestas numéricas de esfuerzo vs deformación, cambio volumétrico vs deformación y trayectoria de esfuerzos muestran gran compatibilidad con la data experimental de ensayos triaxiales estudiados para arenas de relaves. Por lo tanto, se concluye que el modelo constitutivo UBCSand representa el comportamiento elastoplástico de la arena de relave con gran aproximación