Análisis, modelización e implementación Numérica del comportamiento de suelos Blandos ante la combinación de tensiones Tangenciales estáticas y cíclicas

Abstract

La mayoría de las investigaciones relacionadas con el comportamiento dinámico del terreno para el estudio de la distribución de tensiones bajo las estructuras diseñadas, parten de ensayos en los que la representación del estado tensional del suelo no considera la tension tangencial estática previa a la solicitaciion dinamica. Se dispone de una completa campaña experimental sobre muestras provenientes del Puerto de Barcelona (España) que fueron extraídas de un depósito sedimentario, caracterizado por la presencia de intercalaciones de limos arcillosos, y arcillas limosas. Los resultados experimentales indican que dependiendo de la combinación de tensiones tangenciales estáticas y cíclicas, las cuales son asimilables a determinadas condiciones tensionales bajo el nivel de cimentación de estructuras, unos elementos de un mismo suelo cohesivo tienden en algunos casos a llegar a la condición de rotura desarrollando preferentemente deformaciones cíclicas y otros elementos, tienden a llegar a la rotura desarrollando preferentemente deformaciones permanentes. Muchos son los esfuerzos que se han realizado en el estudio del conocimiento del comportamiento dinámico de los suelos granulares, sobre todo en estado suelto, al ser ésta una situación crítica; sin embargo, menos atención han recibido los suelos cohesivos blandos. Un suelo cohesivo puede llegar a la condición de rotura con niveles de tensiones axiales efectivas que no llegan a anularse como ocurre en los medios granulares flojos donde resulten afectados por el fenómeno de licuefacción ante solicitaciones dinámicas. Por ello, el objetivo fundamental de este trabajo de investigación ha consistido en el estudio del comportamiento dinámico de los suelos blandos, particularmente cohesivos, que permita desarrollar su modelización constitutiva. Se pretende integrar dentro de un mismo modelo marco las diferentes tendencias de comportamiento tensión-deformación observadas según los diferentes estados de combinación de tensión estática y cíclica; y que permita reproducir adecuadamente la generación de presión intersticial en exceso y el fenómeno de degradación para los suelos blandos cohesivos. Además, se pretende que la formulación constitutiva planteada sirva para problemas más generales y pueda ser utilizada para aplicaciones prácticas. Ello obliga a dotar de sentido físico claro a los parámetros utilizados que deben poder deducirse de ensayos bien conocidos. Para alcanzar dicho objetivo se ha implementado numéricamente el modelo, integrándolo en el programa de análisis geotécnico FLAC. ABSTRACT The tests of most experimental investigations related to the dynamic behavior of soils, for the study of the distribution of stress beneath the designed structures, have been performed without applying different configurations of monotonic shear stress previously to the dynamic solicitation. A complete experimental information is available on samples come from the Port of Barcelona (Spain). The samples were extracted from a sedimentary deposit, characterized by the presence of interlayered clayey silt and silty clay. The results indicate that depending of the combination of static and cyclic shear stress, which are similar to certain conditions of pressure under the foundation level of structures, some elements of the same cohesive soil tend, in some cases, to failure developing so, mainly cycles shear strains and in other cases, other elements tend to fail preferably developing so mainly permanent shear strains. Many are the efforts that have been realized in the study of the knowledge of the dynamic behavior of the granular soils, especially if they are loose soils, so it is a critical situation; nevertheless, the cohesive soft soils have received less attention. Cohesive soils can experience the failure condition with levels of effective axial stress not equal to zero. This last condition is necessary for the loose granular soils to be affected by the phenomenon of liquefaction when they are dynamically requested. Therefore the main objective of this research was to carry out the study of the dynamic behavior of the soft cohesive soils, which allows to develop the constitutive modeling. It is tried to integrate inside the same theory the different trends of behavior tension - deformation observed according to the different conditions of combination of static and cyclic shear stresses; and that allows to reproduce adequately the Excess Pore Pressure Generation and the phenomenon of degradation the soft cohesive soils. In addition, there is claimed that the constitutive raised formulation serves for more general problems and could be used for practical applications. The constitutive model should be such that the required soil parameters can be obtained from well-known tests and can be immediately recognizable or do have immediate physical meaning To reach the above mentioned aim the model has been implemented numerically, integrating it in the program of geotechnical analysis FLAC.