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  • APLICACIONES DE LA GEOMECNICA COMPUTACIONAL

    Alejo O. Sfriso

    Facultad de Ingeniera - UBA

    XVIII CAMSIG San Juan Septiembre 2006

  • 3

    Organizacin

    1. Introduccin: Definicin de

    geomecnica computacional

    2. Elasticidad lineal y plasticidad

    perfecta: Macizos rocosos

    3. Elasticidad no lineal y plasticidad

    con endurecimiento: Materiales incoherentes

    4. Viscoplasticidad : Materiales cohesivos

    5. Repaso

  • 4

    Geomecnica Computacional

    Geotecnia:

    resistencia de materiales

    muchas hiptesis simplificativas

    sobre materiales y geometra

    frmulas analticas universalesGeotecnia

    1:Definicin deGeomecnica Computacional

  • 5

    Geomecnica Computacional

    Geotecnia:

    resistencia de materiales

    muchas hiptesis simplificativas

    sobre materiales y geometra

    frmulas analticas universales

    Geomecnica Computacional:

    mecnica del continuo

    menos hiptesis sobre materiales y

    geometra

    resultados numricos vlidos caso a caso

    Geotecnia

    G. Computacional

    1:Definicin deGeomecnica Computacional

  • 6

    Modelos de resortes vsGeomecnica Computacional

    En los modelos de resortes

    los materiales son elsticos

    los elementos estructurales son barras, placas o

    cscaras

    los geomateriales son cargas y resortes

    se calcula el equilibrio de la estructura

    con sus apoyos (el suelo) y cargas (el suelo!)

    1:Definicin deGeomecnica Computacional

  • 7

    Modelos de resortes vsGeomecnica Computacional

    En la geomecnica computacional

    los materiales son elsticos, elastoplsticos,

    viscoplsticos y/o discontinuos

    los elementos estructurales son barras, placas,

    cscaras, cables, membranas o elementos masivos

    los geomateriales son cargas y resortes son

    elementos 2D o 3D

    se calcula el equilibrio de la estructura

    con sus apoyos (el suelo) y cargas (el suelo!)

    se calcula el equilibrio entre slidos en contacto

    1:Definicin deGeomecnica Computacional

  • 8

    Organizacin

    1. Introduccin: Definicin de

    geomecnica computacional

    2. Elasticidad lineal y plasticidad

    perfecta: Macizos rocosos

    3. Elasticidad no lineal y plasticidad

    con endurecimiento: Materiales incoherentes

    4. Viscoplasticidad: Materiales cohesivos

    5. Repaso

    2

  • 9

    Caractersticas de los macizos rocosos que deben ser descriptas

    Los macizos rocosos no son cuerpos continuos

    Las discontinuidades controlan el comportamiento

    fuerte anisotropa elstica y resistente

    direcciones preferenciales de deformacin

    espaciamiento y persistencia comparables

    con la escala del problema

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 10

    Ecuaciones constitutivas paramacizos rocosos

    Modeloteca mnima

    elasticidad anisotrpica

    Mohr-Coulomb

    modelo de juntas difusas

    elementos para discontinuidades

    La informacin disponible usalmente

    permite nicamente la calibracin de

    elasticidad lineal: E, Mohr Coulomb: c, 2

    : Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 11

    Elasticidad yMohr - Coulomb

    E, , c, dependende la escala del problema

    Puede ser necesario

    cambiar los parmetros

    durante el anlisis

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

    GSI~70: c = 6.9 MPa; = 44.3

    GSI~40: c = 4.5 MPa; = 35.4

    La estabilidad de bloques

    se evala por separado

  • 12

    Ejemplo: Interaccin entre un rajo abierto y una mina subterrnea

    Comprensin del problema geomecnico

    Modelo constitutivo y calibracin de parmetros

    Etapas de la modelizacin

    Inspeccin numrica de resultados

    Interpretacin ingenieril de resultados

    Anlisis de sensibilidad

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 13

    Comprensin del problema geomecnico

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 14

  • 15

  • 16

    Calibracin de parmetros para el macizo rocoso

    min max m in max m in max m in max m in max m in max

    KN/m 3 27 27 27 27 26.2 26.2 26.2 26.2 27 27.5 27 27.5E GPa 55 60 45 55 32 35 27 30 45 60 37 50

    - 0.13 0.22 0.15 0.14 0.16 0.18 0.18 0.2 0.15 0.25 0.2 0.3c MPa 22 28 15 25 18 20 14 16 23 30 15 20

    38 42 38 42 47 48 41 44 34 38 33 36c MPa 104 132 80 110 105 112 90 100 125 148 95 107

    t MPa 11 13 7 10 5 7 5 6 10 21 4 6

    GSI 55 70 45 55 60 70 45 50 65 70 50 60

    m in max m in max m in max m in max m in max m in max

    KN/m 3 27.0 27.0 27.0 27.0 26.2 26.2 26.2 26.2 27.0 27.5 27.0 27.5E GPa 13.60 36.33 6.71 13.99 18.22 33.47 7.11 10.00 26.51 38.47 9.75 18.39

    - 0.22 0.28 0.26 0.23 0.24 0.24 0.29 0.30 0.22 0.31 0.30 0.38c MPa 2.00 2.50 0.45 0.60 1.40 1.70 0.40 0.60 1.70 2.00 0.50 0.70

    43.0 47.0 40.0 45.0 46.0 49.0 43.0 46.0 50.0 52.0 44.0 46.0 6.4 9.6 4.0 8.0 8.8 11.2 6.4 8.8 12.0 13.6 7.2 8.8 t MPa 1.10 1.30 0.70 1.00 0.50 0.70 0.50 0.60 1.00 2.10 0.40 0.60

    DACITA

    SECUND.PROPS

    ROCA INTACTA

    MACIZO ROCOSO

    DIORITA

    PRIMARIA

    DIORITA

    SECUND.

    ANDESITA

    PRIMARIA

    DACITA

    PRIMARIA

    ANDESITA

    SECUND.

    GSI

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 17

    Etapas de modelizacin

    2008

    20082013

    2013

    2025

    202520202020 2020

    2008

    2008

    2008

    20082013

    2013

    2013

    2013

    2025

    2025

    2025

    202520202020 2020

    20202020 2020

    Se analizan ciertos instantes del

    programa de explotacin minera

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

    2008

    2013

    2020

    2025

  • 18

    Inspeccin numrica de resultados

    Este resultado tiene dos problemas serios

    Estado tensional al fin

    del tectonismo y antes

    de la explotacin

    minera

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 19

    Interpretacin ingenieril de resultados:no hay impacto del rajo sobre la mina

    Tensiones en Dacita primaria

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    3[MPa]

    1[MPa]

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Falla

    Sig1=c+2*Sig2

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 20

    Anlisis de sensibilidad a datos de entrada

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 1 2 3 4 5 6 7 8

    3[MPa]

    1[MPa]

    c = 1.4 MPa, K0 = 0.8

    c = 0.7 MPa, K0 = 0.8

    c = 1.4 MPa, K0 = 1.5

    Falla

    Falla reducida

    Anlisis de sensibilidad: c y K0

    2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 21

    Resumen: macizos rocosos

    Los macizos rocosos son cuerpos discontinuos

    Si se los analiza como medios continuos, sus

    propiedades dependen de la escala del problema

    Las no-linealidades intervinientes exigen la utilizacin

    de clculos por etapas y ajuste de parmetros

    Cuando la informacin est disponible pueden

    utilizarse ecuaciones constitutivas complejas

    Frecuentemente una ecuacin

    constitutiva ms compleja produce

    un modelo ms simple y confiable2: Geomecnica de M

    acizos Rocosos

  • 22

    Organizacin

    1. Introduccin: Definicin de

    geomecnica computacional

    2. Elasticidad lineal y plasticidad

    perfecta: Macizos rocosos

    3. Elasticidad no lineal y plasticidad

    con endurecimiento: Materiales incoherentes

    4. Viscoplasticidad: Materiales cohesivos

    5. Repaso

    2

    3

  • 23

    Comportamiento de los materiales incoherentes que debe ser descripto

    1.00

    1.50

    2.00

    2.50

    3.00

    3.50

    4.00

    0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00%

    1

    N

    600

    400

    300

    200

    100

    75

    50

    25

    -2.0%

    -1.0%

    0.0%

    1.0%

    2.0%

    3.0%

    4.0%

    0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00%

    1

    v

    La resistencia y la rigidez

    crecen con la presin

    El comportamiento es

    fuertemente no lineal

    Se alcanza un estado crtico

    que no depende de la

    densidad inicial

    max decrece con la presin max depende de 2

    Dr=38%

    3: 25 - 600 KPa

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 10.00%

    1

    1-3600

    400

    300

    200

    100

    75

    50

    25

  • 24

    Comportamiento de los materiales incoherentes que debe ser descripto

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

    2 =

    1

    3

    1

    2

    3

  • 25

    Comportamiento de los materiales incoherentes que debe ser descripto

    a

    a

    d e fo rm ac i n rev e rs ib le

    co n d is ip ac i n

    secGsec

    e

    G

    G

    deformacin

    irreversible

    e=0.640-0.649

    e=0.696

    e=0.742

    e=0.793

    0

    Arena Toyoura

    =100KPa; =10N

    falla

    fundacin de

    una mquina

    fundacin

    de un edificio

    durante un sismo

    presa de

    materiales sueltos

    durante su sismo

    de diseo

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 26

    El modelo hiperblico

    Es una curva en condiciones triaxiales

    Si aumenta la presin

    la resistencia crece

    linealmente

    la rigidez crece

    dbilmente

    Si cambia la densidad

    hay que cambiar los

    parmetros materiales

    resultado

    experimental

    hiperbola de

    Kondner

    iE

    1

    1

    1

    df

    i df

    R

    E

    =+

    d

    df

    u

    1f

    ( )

    3

    1

    1

    3

    1

    1

    m

    i atm

    atm

    df

    i df

    df

    E C pp

    R

    E

    N

    =

    =+

    =

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 27

    El modelo hiperblico en carga monotnica y cclica

    f

    0

    Toyoura sand

    normally consolidated

    167 ; 0.79; 65%KPa e Dr = = =

    cyclic loading

    0.4 0.6 0.80.2

    sec

    e

    G

    G

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    El modelo hiperblico

    ajusta bien los ensayos

    triaxiales cclicos

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 28

    El modelo hiperblico en carga monotnica y cclica

    f

    0

    Toyoura sand

    normally consolidated

    167 ; 0.79; 65%KPa e Dr = = =

    cyclic loading

    0.4 0.6 0.80.2

    sec

    e

    G

    G

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    Hardins

    hyperbola

    monoton ic

    load ing

    Duncans hyperbola

    El modelo hiperblico

    ajusta bien los ensayos

    triaxiales cclicos

    Los ensayos mono-

    tnicos requieren

    parmetros diferentes

    La limitacin del

    modelo exige el cambio

    de parmetros durante

    el anlisis

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 29

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    -10 0 10 20 30 40 50

    p' - Mean eff. stress (kPa)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    Contraccin plstica en descarga

    El material disipa energa durante la carga por corte

    como lo anticipa la teora tensin - dilatancia

    p

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    -10 0 10 20 30 40 50

    p' - Mean eff. stress (kPa)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    Contraccin plstica en descarga

    El material disipa energa durante la carga por corte

    como lo anticipa la teora tensin - dilatancia

    q

    p

    q

    p

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 31

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    -10 0 10 20 30 40 50

    p' - Mean eff. stress (kPa)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    Contraccin plstica en descarga

    El material disipa energa durante la carga por corte

    como lo anticipa la teora tensin - dilatancia

    q

    p

    q

    p

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 32

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    -10 0 10 20 30 40 50

    p' - Mean eff. stress (kPa)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    Contraccin plstica en descarga

    El material disipa energa durante la carga por corte

    como lo anticipa la teora tensin - dilatancia

    Si la descarga produce deformaciones permanentes

    tambin tiene que haber disipacin de energa

    q

    p

    q

    p

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 33

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    -10 15 40 65 90

    p' - Mean eff. stress (kPa)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    -2 0 2 4 6

    Axial strain (%)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    Prediccin para un ensayo CyTC

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    -10 15 40 65 90

    p' - Mean eff. stress (kPa)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    -2 0 2 4 6

    Axial strain (%)

    q - Deviatoric stress (kPa)

    0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

    -10

    0

    10

    20

    30

    1

    q

    0 20 40 60 80

    -10

    0

    10

    20

    30

    p

    p q

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

    Dr=60%

    3: 80 KPa

  • 34

    Ejemplo: Presa de enrocadosometida a un sismo intenso

    Comprensin del problema

    Modelo constitutivo y calibracin de parmetros

    Determinacin de las etapas de modelizacin

    Inspeccin numrica de los resultados

    Interpretacin ingenieril de resultados

    Anlisis de sensibilidad3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 35

    Comprensin del problema3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 36

    Comprensin del problema3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 37

    Comprensin del problema3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 38

    Comprensin del problema3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 39

    Comprensin del problema3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 40

    Modelo constitutivo y calibracin de parmetros

    c c Ei Rf 3 FiniKPa MPa - - KPa -

    0 52 35 400.0 0.95 0.23 100 2.00

    c E Kload Gload Kunload Gunload

    KPa MPa MPa MPa MPa MPa

    0.0 32.62 -1.91 274.2 246.9 111.5 246.9 162.6

    p c t% KPa KPa

    0.000% 0.0 32.6 -1.0 0

    0.023% 0.0 38.7 2.9 0

    0.069% 0.0 42.4 5.9 0

    0.123% 0.0 44.6 7.6 0

    0.221% 0.0 46.6 9.3 0

    0.351% 0.0 48.1 10.4 0

    0.565% 0.0 49.3 11.5 0

    0.923% 0.0 50.4 12.3 0

    1.528% 0.0 51.2 12.9 0

    2.469% 0.0 51.7 13.4 0

    3.446% 0.0 52.0 13.6 0

    Onset strength pars

    State vars

    Plastic hardening table

    Hyp strength pars Hyp stiffness pars

    Onset stiffness pars

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    0% 5% 10%

    1[%]

    d[KPa]

    El programa disponible

    no tiene implementado

    el modelo hiperblico

    Se debe calibrar algn

    modelo disponible para

    que reproduzca la

    hiprbola

    Un dado punto cambia

    sus parmetros a lo

    largo del anlisis

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 41

    Diseo del modelo numrico

    bordes absorbentes

    elementos ms chicos

    por menor velocidad

    de propagacin

    tamao de elementos

    que no distorsiona la

    onda mecnica hasta

    la mxima frecuencia

    significativa

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 42

    Anlisis de la seal ssmica

    0

    0.005

    0.01

    0.015

    0.02

    0.025

    0.03

    0.035

    0.04

    0.045

    0.05

    0 5 10 15 20 25 30 35 40

    Frequency (Hz)

    Fourier Amplitude

    0

    0.005

    0.01

    0.015

    0.02

    0.025

    0.03

    0.035

    0.04

    0.045

    0 5 10 15 20 25 30 35 40Frequency (Hz)

    Fourier Amplitude

    A

    B

    -0.4

    -0.3

    -0.2

    -0.1

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

    Time (sec)

    Acceleration (g)

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 43

    Inspeccin numrica deresultados

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 44

    Interpretacin ingenieril de resultados3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 45

    Anlisis de de sensibilidad: Estimacin de un pseudo-espectro de respuesta

    T[s] PCA/g (5%) PGA/g PCA/PGA

    0.10 0.2332 0.20 1.44

    0.15 0.4881 0.20 2.73

    0.20 0.5033 0.20 2.78

    0.30 0.7637 0.20 4.22

    0.40 0.8752 0.20 4.34

    0.45 1.0849 0.20 5.44

    0.50 1.2675 0.20 6.33

    0.60 1.3174 0.20 6.08

    0.70 1.2787 0.20 5.91

    0.85 1.1492 0.20 5.31

    1.00 0.8976 0.20 4.12

    1.20 0.8430 0.20 3.97

    2.00 0.5388 0.20 2.27

    3.00 0.3809 0.20 1.74

    3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 46

    Resumen: materiales incoherentes

    Los materiales incoherentes tienen propiedades

    mecnicas que dependen del estado tensional

    y de la densidad relativa

    Esta dependencia exige la utilizacin de modelos

    constitutivos complejos que pueden ser calibrados

    con ensayos simples

    Si se utilizan modelos constitutivos simples, se

    requiere la actualizacin interactiva de parmetros

    Frecuentemente una ecuacin constitutiva ms

    compleja produce un modelo ms simple y confiable3: Geomecnica de m

    ateriales incoherentes

  • 47

    Organizacin

    1. Introduccin: Definicin de

    geomecnica computacional

    2. Elasticidad lineal y plasticidad

    perfecta: Macizos rocosos

    3. Elasticidad no lineal y plasticidad

    con endurecimiento: Materiales incoherentes

    4. Viscoplasticidad: Materiales cohesivos

    5. Repaso

    2

    4

    3

  • 48

    Comportamiento de los suelos cohesivos que debe ser descripto

    Resistencia al corte

    no drenada

    Anisotropia

    Consolidacin primaria

    Consolidacin secundaria

    Cementacin

    Cohesin efectiva aparente

    por preconsolidacin

    Sensibilidad

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

  • 49

    Cam-Clay + viscoplasticidad

    2 =

    1

    3

    corte

    consoli

    dacin

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

  • 50

    Ejemplo: escolleras del canal de acceso del Puerto de La Plata

    Comprensin del problema

    Modelo constitutivo y calibracin de parmetros

    Determinacin de las etapas de modelizacin

    Inspeccin numrica de los resultados

    Interpretacin ingenieril de resultados

    Anlisis de sensibilidad4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

  • 51

    Comprensin del problema

    Escollera nueva ubicada sobre una escollera existente

    Fundada sobre arcillas blandas del Ro de La Plata

    Se requiere la prediccin del comportamiento durante

    la construccin

    consumo de enrocado por asentamientos

    durante la construccin

    efecto de las fluctuaciones de marea

    Estudio del comportamiento en servicio

    asentamientos

    seguridad a largo plazo4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

  • 52

    Calibracin de parmetros

    Resistencia vs. profundidad

    cu = 1.14 D + 3.05

    0.0

    5.0

    10.0

    15.0

    20.0

    25.0

    30.0

    35.0

    40.0

    5 10 15 20 25 30

    Prof [m]

    cu [KPa]

    Mdulo vs. resistencia

    Ei = 0.58 cu

    0.0

    2.0

    4.0

    6.0

    8.0

    10.0

    12.0

    14.0

    16.0

    18.0

    20.0

    0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

    cu [KPa]

    Ei [MPa]

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

  • 53

    Simulacin del procedimiento constructivo

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    bermas (3 meses): = 2 cm

    cota 2.8 (6 meses): = 23 cm

    cota 4.0 (6 meses): = 33 cm

    cota 4.0 (2 aos): = 43 cm

    cota 4.0 (10 aos): = 58 cm

    estado inicial: vieja escollera

  • 54

    Interpretacin ingenieril de resultados4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    fin construccin cota 4.0: = 1.66 cota 4.0 + 2 aos: = 1.81

  • 55

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    [ ]1: tan

  • 56

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    [ ]1: tan

    se reduce hasta que

    el modelo pierde

    el equilibrio

    [ ]1.2 : tan

  • 57

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    se reduce hasta que

    el modelo pierde

    el equilibrio

    [ ]1: tan [ ]1.4 : tan

  • 58

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    se reduce hasta que

    el modelo pierde

    el equilibrio

    [ ]1: tan [ ]1.5 : tan

  • 59

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    numerico

    analtico

    F 1.5

    F 1.5

    =

    =

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    se reduce hasta que

    el modelo pierde

    el equilibrio

    r

  • 60

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    numerico

    analtico

    F 1.5

    F 1.5

    =

    =

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    se reduce hasta que

    el modelo pierde

    el equilibrio

    r

  • 61

    Sobre el coeficiente de seguridad calculado con mtodos numricos

    numerico

    analtico

    F 1.5

    F 1.5

    =

    =numerico

    analitico

    F 1.5

    F 2.5

    r

    uQ

    P

    = =

    = =

    4: Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

    se reduce hasta que

    el modelo pierde

    el equilibrio

    r

  • 62

    Resumen: materiales cohesivos

    Los materiales cohesivos tienen propiedades mecnicas que dependen de la historia de tensiones(no slo del estado actual de tensiones)

    Los modelos constitutivos deben simular plasticidad por corte y por compresin

    La modelizacin geomecnica debe incluir la generacin y disipacin de presiones neutras

    En los casos relevantes, la modelizacin debe incorporar tambin el efecto viscoso

    La definicin del coeficiente de seguridaddepende del mtodo de clculo4:

    Geomecnica de m

    ateriales cohesivos

  • 63

    Organizacin

    1. Introduccin: Definicin de

    geomecnica computacional

    2. Elasticidad lineal y plasticidad

    perfecta: Macizos rocosos

    3. Elasticidad no lineal y plasticidad

    con endurecimiento: Materiales incoherentes

    4. Viscoplasticidad: Materiales cohesivos

    5. Repaso

    2

    4

    3

  • 64

    Repaso: geomecnica computacional

    La geomecnica computacional es la interseccin

    de la geotecnia con la mecnica computacional

    Su principal ventaja es que permite el estudio

    de geometras complejas y la simulacin

    de los procedimientos constructivos

    Su principal desventaja es que los clculos son lentos

    y complejos, por lo que son propensos a error humano

    Para utilizar sus resultados se requiere

    un anlisis crtico de las hiptesis asumidas, de

    los datos de entrada y de las tcnicas de modelizacin5: Conclusiones y repaso

  • 65

    Repaso: geomateriales

    Los macizos rocosos son cuerpos discontinuos:

    sus propiedades mecnicas dependen de la escala

    Los materiales incoherentes no tienen memoria:

    sus propiedades mecnicas dependen de la tensin

    actuante

    Los materiales cohesivos tienen memoria:

    sus propiedades mecnicas dependen de la historia

    de tensiones

    Frecuentemente una ecuacin constitutiva ms compleja

    produce un modelo ms simple y confiable5: Conclusiones y repaso

  • 66

    Referencias

    Borja, R., P. Sanz y D. Pollard. Ductile folding of sedimentary rocks. GeoCongress 2006, Atlanta, publicacin electrnica.

    Chen, W. y E. Mizuno (1990). Nonlinear analysis in soil mechanics. Elsevier, 661 p.

    Nez, E. (1994). Propiedades mecnicas de materiales granulares incoherentes. En: An. Acad. Nac. Cs. Ex. Fs. Nat. Tomo 46, pp. 46-89.

    Nez, E. (2000). Investigacin aplicada en ingeniera geotcnica. En: An. Acad. Nac. Cs. Ex. Fs. Nat. Tomo 46, pp. 46-89.

    Potts, D. y L. Zdravkovic (1999). Finite element analysis in geotechical engineering. Thomas Telford, 440 p.

    Sfriso, A., (2001). Simulacin numrica del proceso constructivo. Escollerados del canal de acceso al Puerto de La Plata. En: II Con. Arg. Ing. Port, Vol 1, pp. 271-274.

    Sfriso, A., (2004). Caracterizacin de las arcillas de Santiago de Chile. En: Sinergia 2004, pp. 1-8.

    USACE (1995). Geotechnical analysis by the finite element method. ETL 1110-2-544, 42 p.5

    : Conclusiones y repaso

  • 67

    A m

    odo de homenaje

    A la UNSJ, a la

    SAIG y a todos

    ustedes, Gracias!