Calibración de modelos de elemento finito para el análisis de interacción suelo-pila

Juan Mayoral-Villa, Jenny Zulay Ramírez-Calderón

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Other General

ABSTRACT: It is a common practice to rely on empirical relationships in order to compute the ultimate bearing capacity of deep foundations. However, to validate the theoretical results with field tests, allows to reduce uncertainties associated with the relationship, and to design less expensive structures. The objective of this paper is to simulate the mechanical response obtained from load tests, which include both axial and lateral loads performed in the so-called hill and transition zones in Mexico City, using three-dimensional finite element models developed with PLAXIS. Load-displacement curves and load distribution curves with depth were obtained. Good agreement was observed between measured and computed responses. Once the numerical models were calibrated, t-z, Q-z, and p-y curves were generated for the geomaterials found at the test sites.

RESUMEN: Para calcular la capacidad de carga última de cimentaciones profundas, los ingenieros comúnmente utilizan ecuaciones empíricas disponibles en la literatura técnica. Sin embargo, validar los resultados de estas teorías, con los obtenidos en pruebas de carga, reduce las incertidumbres asociadas con estas expresiones y permite diseñar estructuras más económicas. El objetivo de este artículo es simular el mecanismo de respuesta ante carga axial y lateral de pilas instrumentadas en la zona de Lomas y de Transición, usando modelos de elemento finito tridimensionales desarrollados con el programa PLAXIS. Como resultado de la modelación numérica se obtuvieron curvas esfuerzo-deformación y curvas de distribución de carga con la profundidad. La respuesta calculada es muy similar a la respuesta medida. Una vez calibrados los diferentes modelos, se generaron curvas t-z, Q-z ,y p-y para los geomateriales de los sitios de prueba. 1 INTRODUCCIÓN Diversos investigadores han desarrollado ecuaciones empíricas para estimar la capacidad de carga última de pilas coladas in situ bajo carga axial y lateral, tanto para materiales granulares como para arcillosos (Reese y Wright, 1997, Decourt, 1995, O™Neill y Reese, 1999, Wysockey, 1999, Matlock y Reese, 1960, Reese et al., 1970, Duncan et al., 1991). Estas ecuaciones generalmente llevan a diseños conservadores; sin embargo, en proyectos de gran importancia, es fundamental validar los resultados de estas teorías con los obtenidos en pruebas de carga, con el objeto de reducir las incertidumbres implícitas en estas expresiones y diseñar cimentaciones más seguras y menos costosas. En la construcción del Distribuidor Vial San Antonio, un paso elevado estratégico de 6.4 km de longitud localizado al poniente de la Ciudad de México, se llevaron a cabo dos pruebas de carga axial y tres de carga lateral. Los sitios de prueba, denominados Periférico y San Antonio, se localizan a lo largo del trazo del Distribuidor, en la zona de Lomas y Transición, respectivamente (Fig. 1). El objetivo de este trabajo es simular e interpretar las respuestas a carga axial y lateral obtenidas de las pruebas de carga realizadas para este proyecto (Mendoza et al. 2003), mediante modelos tridimensionales de elemento finito. En los modelos numéricos de las pruebas de carga axial, las pilas y el suelo fueron considerados como elementos sólidos axi-simétricos; en tanto que en la modelación de las pruebas de carga lateral, éstos fueron representados por elementos sólidos tridimensionales. Figura 1. Localización del sitio de estudio. El comportamiento esfuerzo-deformación de los suelos fue descrito con un criterio de falla Mohr-Coulomb, mientras que las pilas fueron modeladas

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