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Título : FORMULACIÓN DE UNA CIMENTACIÓN SUPERFICIAL EN SUELO ARCILLOSO CONSIDERANDO INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA E IMPLEMENTACIÓN EN UN CÓDIGO DE ELEMENTOS FINITOS
Autor : DR. DOMÍNGUEZ RAMÍREZ, NORBERTO
MORENO AGUILAR, MIGUEL
Palabras clave : CIMENTACIÓN SUPERFICIAL
SUELO ARCILLOSO
ESTRUCTURA
ELEMENTOS FINITOS
Fecha de publicación : 27-sep-2011
Resumen : The numerical modeling of structures is carried out in order to estimate the real structural response of a system; in the measure that these models predict the structural behavior of each component with a better approximation, it will be possible to improve the structural design of the system. In the case of constructions resting on clay soils, the difficulty for predicting their structural response resides in how to model the non lineal behavior of the soil. One possibility of numerical analysis of this problem is by using the Finite Element Method (FEM), in which a model can be built with solid or shell elements to represent the slab of the isolated foundation and solid elements to represent the underlying soil, taken into account a set of layers defined between foundation bottom and the top of the hard stratum; nevertheless, this work implies an excessive and expensive complexity even for relatively simple structures. By these reasons, for a standard structural engineer it would be better to have a simpler efficient mechanism for classical numerical models, which will be able to incorporate in a simple way the complex non lineal behavior of isolated foundation resting on clay soils. In this work it is proposed a simplified numerical strategy that includes a super element called "Isolated Foundation element" IFE, which has been formulated and implemented in a conventional program for structural analysis; the iterative method converges fast and it could easily be implemented in a standard finite element code without modifying the internal computational structure of the program. In the practice, a user will be able to incorporate the IFE in its structural model, indicating some parameters and the nodal point where this super element is required.
Descripción : El modelado numérico de las estructuras se realiza para estimar la respuesta estructural real de un sistema; en la medida en que dichos modelos predicen con mayor aproximación el comportamiento estructural, se tendrá una mayor eficiencia en el diseño estructural. En el caso de edificaciones asentadas en suelos compresibles de tipo arcilloso, la dificultad radica en modelar y reproducir numéricamente el comportamiento no lineal de este tipo de material, con el fin de incluir sus efectos en la evaluación de su respuesta. Para realizar el análisis en estas condiciones, una posibilidad es construir un modelo completo basado en el Método de los Elementos Finitos (MEF), en el que se incluyan elementos para representar a la losa de la zapata aislada y elementos para representar el suelo subyacente, desde la superficie de desplante hasta la profundidad del estrato duro, lo que implica una complejidad excesiva y costosa para estructuras relativamente simples. En consecuencia, para un ingeniero de la práctica profesional sería preferible disponer de un mecanismo de fácil inserción en los modelos convencionales de análisis estructural, que internamente incorpore de una manera simple y eficaz el comportamiento complejo no lineal de zapatas aisladas asentadas en suelos compresibles de tipo arcilloso. En este trabajo se propone una estrategia numérica simplificada que incluye la formulación de un súper elemento, llamado Elemento Zapata Aislada (IFE “Isolated Foundation Element”), que se utilice como condición de frontera en los análisis convencionales de ingeniería estructural e incluya el comportamiento complejo de un suelo compresible estratificado, así como su implementación computacional en códigos convencionales de análisis estructural; el algoritmo es de tipo iterativo y está expresado en términos de rigideces, de modo que el programador puede integrarlo de manera sencilla a un código sin modificar su estructura principal computacional. Por otra parte, el usuario podrá incorporarlo en su modelo estructural, indicando simplemente algunos parámetros y el punto nodal donde requiere este súper elemento.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/12991
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