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INCREMENTO DE ESFUERZOS
Mecánica de Medios Porosos
Descripción
Práctica del software GeoStudio para la resolución de diversos problemas relacionados al esfuerzo en una masa de suelo.
Víctor Daniel Yeme Morfin
Alumno – Ic7 27986
Pablo Enrique Zamudio Zavala
Profesor
Tabla de contenido
- Carga Lineal
- Carga por Franja
- Carga Puntual
- Carga Circular
- Dibujamos una región rectangular de 40 m x 20 m. Definimos el material de la región, en nuestro caso es arena. Es importante considerar que es una arena isotrópica elástica con un peso especifico casi nulo para obtener solamente el incremento de los esfuerzos. Además de considerar un módulo elástico de 22, kPa y un cociente de Poisson de 0.33.
- Lo siguiente es definir las condiciones de frontera, para esto añadimos dos condiciones de Carga Lineal de tipo fuerza/deformación, con una carga en Y de - 10 kN y la otra de - 20 kN.
- Para asignar las condiciones de frontera. En la parte de abajo seleccionamos con una línea que nos mueva ni en X ni en Y. En los lados asignamos a que no se mueva en x pero si en Y.
- Para seleccionar la condición de frontera en la carga, lo primero que realizamos es colocar un punto en (15m, 20 m) y otro a dos metros (17 m, 20 m). En forma de punto asignamos al primer punto la carga Lineal de 10 kN y al segundo punto la de 15 kN.
- Colocamos otro punto, que sirve para calcular un esfuerzo en una posición determinada (profundidad de 1.5).
- Realizamos una malla de elementos finitos con las siguientes características: Aproximación de 0.5 metros y solamente triángulos.
- Como el programa nos da los esfuerzos en todo el sistema, realizamos una grafica para encontrar el esfuerzo en el punto especifico del problema. Para la creación de la grafica utilizamos la malla y seleccionamos nuestro punto, a continuación, comparamos los esfuerzos efectivos en Y contra la profundidad. Podemos observar como nos arrojo un resultado de 0.86 kPa en el punto, mientras que el calculo hecho a mano nos dio un resultado de 0.89 kPa. Concluyendo que son resultados muy similares y que se realizo de forma correcta el problema en GeoStudio. La variación se puede deber a factores como una mala selección del punto, pues debemos de acercarnos demasiado para mejorar la precisión. Para mejor nuestros resultados, utilizamos los esfuerzos hasta una profundidad de 10 m
Podemos observar la similitud de las gráficas, la primer obtenida con GeoStudio y la segunda calculada en el Excel de cargas verticales con una profundidad establecida de 25 metros, mientras que la de GeoStudio fue una línea vertical trazada desde el primer punto hasta el último punto del sistema. El siguiente grafico son los esfuerzos cuando se toma una línea horizontal.
- Definimos nuestra malla con una aproximación de 0.25 m y cuadrados. Probamos nuestro modelo. Estando en los resultados utilizamos la función de auto rango en los contornos.
- El siguiente paso es dibujar una línea de referencia para trazar varios puntos desde los 1 1 metros hasta los 29 metros y con una profundidad de 17 metros, como lo indica el problema, y de esta manera comparar las graficas con las hechas en Excel.
- Para observar la gráfica que nos da GeoStudio en Excel, podemos exportar la información como un archivo CSV, es importante hacer otra columna para las X, donde se obtiene al restar la que tenemos en el eje X menos 20. Tomamos los valores que van desde - 9 a 9 y graficamos un grafica de dispersión, formando una campana de Gauss en ambos programas.
- Colocamos una aproximación de 1 m en la malla y además que calcule al centro.
- Dividimos en dos nuestra región en una sección cuadrada de 5m x 5m y definimos nuestra malla del cuadro pequeño de 1m, solamente cuadrados y triángulos con una distancia de 0.2 m. Observamos como se deforma nuestra malla.
- Ya que estamos en la hoja de resultados, entonces acomodamos los contornos, para que inicie en 0 kPa, con incrementos de 0.1 kPa y con un numero de 120 contornos. Podemos observar como la gráfica de variación del esfuerzo vertical de una carga puntual, tomada a partir de 1.8 metros del radio se comporta hasta los 5 metros de profundidad.
Carga Circular
- Comenzamos eligiendo nuestro proyecto con unidades métricas y Axisimetrico en dos dimensiones.
- Dibujamos los ejes, en mi caso dibuje de distancia de - 1 a 40 metros y de profundidad fueron de - 1 a 30 metros. Teniendo los ejes marcamos una región rectangular que complete los limites marcos por los ejes.
- El siguiente paso es definir las condiciones de frontera. En este caso el lado derecho y el lado inferior son condicionados a no moverse ni en X ni en Y, mientras que el lado izquierdo solamente se mueve en dirección de Y.
- Para el caso de una carga circular, debemos crear una condición de frontera parecida a la que hicimos en una carga por franja, para esto realizamos lo siguiente: a) Colocar un punto, en nuestro caso fueron 5 metros. Es importante mencionar que la carga se encontrara en la esquina superior izquierda. b) Vamos a definir una condición de frontera nueva, su tipo es esfuerzo X-Y y colocamos una carga en el eje de Y de 40 kPa. Por ultimo la dibujamos trazando una línea entre la esquina y el punto.
- Colocamos una malla de 1 metro de aproximación, utilizando triángulos y cuadros. Después de este paso probamos nuestro modelo.
