1. Stability and Security
1.4. Transferring Security Responsibility
Para conseguir evaluar el comportamiento de una columna de suelo se utilizará el modelo constitutivo propuesto por Manzanal et al. (2011) que se encuentra programado en el software de elementos finitos GeHoMadrid.
La columna de suelo a utilizarse esta determinada con 20 m de largo por 1 m de ancho. La columna en su longitud está dividida en 20 elementos.
-0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.00 5.00 10.00 A c e le ra c ió n Tiempo [seg]
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Como condiciones de borde se establece que en la base de la columna de suelo se produce un empotramiento y la parte superior se encuentra libre. Además en los bordes laterales y en la parte inferior la columna no puede drenar pero en la parte superior si puede drenar. Finalmente en la parte superior se asume que existe presión atmosférica.
Para poder operar los casos con el programa GeHoMadrid se requiere de ciertos archivos para realizar el procedimiento, dichos archivos son:
Tabla 5-7 - Tipos de Archivos del análisis computacional
Descripción Tipo de elemento
Especifica la geometría de la columna de
suelo .COR
Especifican los nodos de la columna que
corresponden a determinado material .ELE
Condiciones de Borde .PRE
Coordenadas de las curvas de carga a aplicar
Seno y Sismo .TXT
Contiene los Datos del Problema .DAT
Archivo .COR
En esta extensión de archivo el programa identifica las coordenadas de cada uno de los nodos que forman de la columna de suelo.
Archivo .ELE
Para realizar los archivos .ELE se debe establecer los espesores de las capas de suelo en la columna de 20m y colocar en cada uno de los archivos los nodos correctos. Se tendrá un archivo .ELE por cada capa de suelo que tendrá la columna de suelo
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Luca Limaico A. 1 1 8 6 1 4 7 3 2 5 2 2 13 11 6 8 12 9 7 10 3 3 18 16 11 13 17 14 12 15 4 4 23 21 16 18 22 19 17 20 5 5 28 26 21 23 27 24 22 25 6 6 33 31 26 28 32 29 27 30 7 7 38 36 31 33 37 34 32 35 8 8 43 41 36 38 42 39 37 40 9 9 48 46 41 43 47 44 42 45 10 10 53 51 46 48 52 49 47 50 11 11 58 56 51 53 57 54 52 55 12 12 63 61 56 58 62 59 57 60 13 13 68 66 61 63 67 64 62 65 14 14 73 71 66 68 72 69 67 70 15 15 78 76 71 73 77 74 72 75 16 16 83 81 76 78 82 79 77 80 17 17 88 86 81 83 87 84 82 85 18 18 93 91 86 88 92 89 87 90 19 19 98 96 91 93 97 94 92 95 20 20 103 101 96 98 102 99 97 100 Archivo .PRE
En los archivos .PRE se especifican las condiciones de borde de todo el modelo especificadas anteriormente. Afectando cada tramo de nodos por la respectiva curva de carga.
Archivo .TXT
En los archivos .TXT se almacenan las coordenadas de las curvas de carga a utilizarse en todo el modelo. Ya sean estas las curvas constantes de carga o las curvas de aceleración que permiten afectar el modelo con un sismo.
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El archivo .DAT contiene todas las líneas de código que el programa debe leer para poder desarrollar un caso de estudio.
En las siguientes líneas del presente documento se puede leer en color verde, las líneas de código que forman el archivo .DAT y en la parte superior de cada una estas líneas se puede apreciar la explicación de cada una ellas.
El archivo .DAT inicia estableciendo la geometría de la columna de suelo
#NODE file=Archivo.COR
Luego especifica un tipo de elemento y el material en cada parte de la columna de suelo
#ELEMENT type=Q8P4 material=Material_x file=Archivo.ELE
Se definen a continuación las propiedades de cada material #MATERIAL name=Material_x
#SOLID density=valor bulk=valor voidr=valor
#MODEL type=Puede ser ELASTIC_ISOTROPIC o PZ_SAND_STATE Si se utiliza un tipo de modelo ELASTIC_ISOTROPIC es necesario definir: Módulo de Elasticidad Módulo algo
Si se utiliza un tipo de modelo PZ_SAND_STATE en el que es necesario definir:
A continuación se debe definir el fluido de saturación del suelo (Agua) Modulo Tangencial Coeficiente de Poisson
125 0.05 Pendeinte de LEC(CSL) en el plano e-p´ Parametro de Ajuste de LEC(CSL) entre 0.6 y 0.8 Interseccion de LEC(CSL)
para p=1KPa Presion Atmosferica
0.019 0.7 0.934 101000 Pendeinte de LEC(CSL) en el plano q-p´ Multiplicador de dilatancia Parametro asociado a la linea de transformación 1.25 0.88 3.5 Constante de vraiacion de MF con el parametro de estado h1 Constante de vraiacion de MF con el parametro de estado h2
Constante del suelo
1.31 0.85 1.8 Parámetro de endurecimiento plástico isótropo Parametro asociado al m. plástico isótropo y su variacion con parametro de estado
Constante del módulo plástico volumetrico para nu dif de 0 Parámetro asociado a la resistencia pico Multiplicado de ajuste Beta1 Multiplicado de ajuste
Beta2 Parámetro de Ajsute
125 1.9 175 1.5 0 0 1
Constante del módulo
plastico en descarga Parámetro de ajuste
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#FLUID density=1000 bulk=valor
#PERMEABILITY type=ISOTROPIC
5.0e-8 5.0e-8 #END MATERIAL
Se definen a continuación las curvas de cálculo que se utilizarán #CURVE name=ramp_curve 0.000000e+000 0.000000e+000 1.000000e+000 1.000000e+000 #CURVE name=cte_curve 0.000000e+000 1.000000e+000 1.000000e+000 1.000000e+000
#CURVE name=seno file=curve_seno.txt #CURVE name=sismo file=curve_sismo.txt #INITIAL option=READ
Determinar la numeración del block a utilizar #BLOCK name=Block_1
Asignar el tipo de curva a todo el cálculo #ACTIVATE curve=cte_curve
ALL
Determinar el tipo de procedimiento de cálculo #PROCEDURE type=STATIC_U_PW
#WRITEINITIAL STRESS PW
#PRESCRIBED file=Nombre de Archivo.pre
Para poder introducir la carga sísmica en el análisis, se cambia a un proceso dinámico #PROCEDURE type=DYNAMIC_U_PW
#PRESCRIBED file= Nombre de Archivo.pre
En el proceso de cálculo se considera la fuerza de gravedad #LOAD type=GRAVITY
0. -9.81
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Se ingresa la fuerza de sismo únicamente en el sentido x y mediante los datos de la curva de sismo declarada unos pasos atrás
#LOAD type=SEISMIC 9.810 sismo
0.000 sismo 0.000 sismo
Se deben definir las iteraciones a considerarse en el cálculo y el paso de tiempo a usar #INCREMENT maxiter=100 tol_v=1.
1.e-10 1
Ante la plastificación del material el programa de elementos finitos debe ser capaz de reducir el tiempo del intervalo, para ello se establece la cantidad de incrementos posibles (1e8) y el tiempo máximo para iterar (timef=20) que en este caso se limita a 20 seg.
#INCREMENT maxiter=50 tol_v=1. auto restart=5 maxdtime=0.02 timef=20 timegid=0.02 0.02 1.e8
Habiendo definido la geometría, los materiales, las condiciones de borde y cargas a aplicarse al modelo se procede a resolver el caso mediante el comando SOLVER.
#SOLVER type=PROFILE option=NONSYMMETRIC
El programa permite determinar el tipo de salida que se requiere y los parámetros que requerimos en el resultado.
#OUTPUT option=NOGAUSS
U A TOTAL_A EXCESS_PW STRESS P Q ETA ES VOIDR Donde:
Tabla 5-8 - Nomenclatura de los datos de salida de GeHoMadrid
Parámetro Descripción
U Desplazamiento
A Aceleración Relativa
TOTAL_A Aceleración Absoluta
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STRESS Tensiones
P Presión de Confinamiento
Q Tensión Desviadora
ETA Relación entre Tensiones
ES Deformación Desviadora
VOIDR Índice de Vacíos
Para finalizar se debe establecer en el código los gráficos necesarios en el Post-Proceso. Se puede establecer gráficos para nodos o para elementos.
#GRAPH inode=103 LTIME EXCESS_PW LTIME PW
LTIME A1
Para operar el modelo los archivos necesarios para el cálculo se deben copiar en la carpeta de ghm_801 y operar desde PowerShell, al operar el caso se generará un archivo .CTL que contiene el proceso seguido para operar el caso. Además se generarán archivos .MESH y .RES, que son con los que se puede desarrollar en GID el post-proceso. Los elementos mencionados contienen: la malla generada para el caso y la solución del procedimiento respectivamente.
Para realizar el Post-Proceso en GID se debe abrir el archivo .RES y con el comando Results/Graphs/PointAnalysis se pueden obtener las gráficas necesarias para analizar los resultados del caso. Las gráficas importantes de cada caso serían:
Presión de Confinamiento – Tiempo Relación de Vacíos – Tiempo Presión de Poros – Tiempo
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