Datos Básicos
Los siguientes parámetros de material son necesarios en todos modelos de material.
Peso unitario del suelo γ – se asume unidad de peso del suelo seco (suelo por encima del nivel freático, GWT). La unidad de peso del suelo debajo del GWT, se calcula con otros parámetros introducidos en la sección "Aumento de presión".
Módulo de elasticidad E
El módulo de elasticidad describe la rigidez del material que se asume constante sobre el intervalo de carga completo. En el caso de suelos, esta suposición es válida sólo para intervalos muy estrechos de deformaciones recuperadas. El módulo de elasticidad E no tiene un efecto significativo en el comportamiento del suelo para modelos no lineales luego de satisfacer las condiciones de plasticidad.
No se dispone de una respuesta sencilla sobre que definición y que valor de parámetros de material (inicial, tangencial, secante...) deben usarse en un modelo de material determinado. Para seleccionar un módulo determinado se debe conocer el comportamiento del suelo a través de una tarea de análisis geotécnico y para asignar una magnitud específica, es necesario conocer el resultado del test triaxial para la fase de tensión correspondiente. Sin embargo, se proporcionan ciertas recomendaciones.
Distribución de la curva tensión-deformación idealizada y determinación del tipo de módulo de suelo individual
A continuación se dispone de una interpretación del módulo E Young de elasticidad:
- | Módulo instantáneo E0 en caso de pequeñas cargas (se supone una dependencia lineal de tensión y deformación) o se calcula el módulo cuando el asentamiento es instantáneo |
- | Módulo secante E50 se determina por una tensión de referencia igual al 50% de la tensión al comienzo de la falla. (se utiliza por ejemplo cuando se analizan zapatas y asentamientos de pilotes de cimentación) |
- | Módulo de deformación Edef se determina por la curva tensión-deformación derivada en forma experimental. Este módulo se requiere cuando utilizamos el modelo de elasticidad modificado, el cual asume diferentes comportamientos para carga y descarga), Utilizar este módulo cuando resolvemos el problema de suelos descargados (ej.: estructuras subterráneas, que presentan en el fondo zanjas de cimentación) conduce a deformaciones más grandes que cuando utilizamos el módulo de elasticidad Eur determinado por la ramificación de la descarga r o por la curva tensión–deformación. La determinación del módulo de deformación del suelo es aplicable por la posible aproximación: |
- | Módulo edométrico Eoedel cual, dependiendo del nivel de tensión en el suelo, se debe utilizar en función del rango esperado de tensión en el suelo que puede experimentar – la relación entre Edef y Eoed viene dada por: |
Donde: | ν | - | Coeficiente de Poisson |
Edef | - | Módulo de deformación (secante) |
- | Módulo de elasticidad Eur se determina a partir de la ramificación de descarga de la curva tensión-deformación, se utiliza cuando resolvemos problemas de descarga de suelos (excavaciones) - debe ser definido cuando se utiliza el modelo de elasticidad modificado |
El valor de los módulos de elasticidad deben ser determinados, si es posible, por experimentos de cortes triaxiales. Si se utilizan otros métodos (pruebas de penetración, pruebas de piezómetro, etc.) entonces es necesario introducir algunos coeficientes de correlación que se describen en la bibliografía.
Para modelar se recomienda primeramente realizar un análisis según el modelo de material elástico y controlar los resultados en el campo de la deformación – éstas deformaciones de acuerdo a la ley de Hookes son linealmente dependientes a la carga aplicada y al módulo de elasticidad utilizado.
Si los resultados de las deformaciones (desplazamientos) son demasiado largos, el usuario debe reevaluar las magnitudes aplicadas originalmente en el módulo elástico.
Coeficiente de Poisson ν - el coeficiente de contracción transversal es, en el caso de módulo de elasticidad homogénea, cargado por una tensión normal en una dirección, determinada por:
Donde: | εy | - | Deformación vertical |
εx | - | Deformación horizontal |
El coeficiente de Poisson es relativamente fácil de determinar. Para seleccionar este valor, se debe tomar ventaja de la base de datos incorporada para suelos. Si se asume una pequeña carga y se utiliza el módulo instantáneo E0, entonces se debe utilizar el valor del coeficiente de Poisson ν0 determinado por la carga inicial.