Opciones de Análisis de Tensión
El programa de GEO5 MEF realiza el análisis de tensión-deformación considerando condiciones drenadas o no drenadas. La opción de interés se selecciona al configurar un modelo de material. Por defecto, se espera la aplicación condiciones drenadas. Esta opción asume un estado estacionario de presiones de poro (p = pss), i.e., El estado al final de la consolidación en el momento . No se tiene en cuenta la succión. Esto significa que, por encima del nivel freático, el grado de saturación S = 0, mientras que por debajo del nivel freático establecemos S = 1. El análisis se lleva a cabo empleando tensiones efectivas junto con parámetros de resistencia al corte efectivos. La presión de poro entra en el análisis como la carga prescrita. Por otro lado, las condiciones no drenadas suponen que el análisis se realiza al comienzo de la consolidación en el momento t = 0. Como ejemplo, podemos considerar la excavación en suelos saturados con baja permeabilidad. Esta tarea genera presiones intersticiales excesivas (p = pex). El programa de GEO5 MEF ofrece tres opciones para adoptar condiciones no drenadas:
Análisis en tensiones efectivas (cef, φef)
Esta opción (Tipo 1) está disponible para todos los modelos de materiales. El análisis se realiza en tensiones efectivas, considerando los parámetros de resistencia al corte efectiva. Los parámetros básicos del material que describen el comportamiento elástico del material., es decir, El módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson corresponden a las condiciones drenadas. Partiendo del supuesto de incompresibilidad volumétrica, el análisis introduce una matriz de rigidez efectiva. Si la solución considera la introducción del nivel freático o su cambio, el valor resultante de la presión de poro es una suma de la presión de poro en estado estacionario y en exceso p = pss + pex. En modelos de materiales, que abordan la dilatación con la ayuda del ángulo de dilatación ψ (así como el ángulo de dilatación movilizado ψm en el modelo de suelo Hardening), el valor de ψ se configura como cero.
A diferencia del comportamiento real del suelo, este enfoque supone que la tensión efectiva no cambia. Esto puede predecir un valor significativamente sobreestimado de la tensión desviadora en el momento del fallo. Por tanto, la resistencia al corte movilizada supera la resistencia al corte no drenado de un suelo determinado, como se evidencia en la figura siguiente. El programa permite la visualización de la resistencia al corte no drenado predicha numéricamente , donde J es la tensión desviatoria equivalente y θ es el ángulo de Lode. Este valor debe ser menor que el valor real de la resistencia al corte no drenado
. Se aconseja al usuario comprobar esta condición especialmente si adopta modelos de material plástico perfectamente elástico.
Análisis en tensiones efectivas (Su)
Esta opción (Tipo 2) sólo está disponible para modelos del tipo Mohr-Coulomb (Drucke-Prager, Mohr-Coulomb, Mohr-Coulomb modificado). El análisis se realiza de forma análoga a la opción anterior incluyendo la formulación de la matriz de rigidez efectiva y determinación del exceso de presión de poro. La presión de poro resultante es una suma de la presión de poro en estado estable y el exceso de presión p = pss + pex. El ángulo de dilatación ψ se establece nuevamente en cero. La única diferencia, aunque bastante esencial, es la aplicación de parámetros de resistencia al corte total. El coeficiente de cohesión efectivo c se reemplaza por la resistencia al corte no drenada Su(cu) y el ángulo de fricción interna φ se asume igual a cero (φu = 0).
Desde un punto de vista computacional, la función de rendimiento de Drucker-Prager es reemplazada por la función de rendimiento de Mises. De manera similar, la función de rendimiento de Mohr-Coulomb se reemplaza por la función de rendimiento de Tresca.
Desde un punto de vista práctico, esta opción permite tener en cuenta el valor real de Su ya que es el parámetro de entrada. Sin embargo, las presiones de poro previstas y, por tanto, también las tensiones efectivas, podrían no ser del todo correctas.
Análisis de tensiones totales (Su)
Esta opción (Tipo 3) sólo está disponible para modelos del tipo Mohr-Coulomb (Drucke-Prager, Mohr-Coulomb, Mohr-Coulomb modificadoEl análisis se realiza en tensiones totales. Tanto los parámetros de rigidez (módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson
y parámetros de resistencia al corte
se asumen como totales. Si se adopta el procedimiento K0 se espera que las tensiones generadas correspondan a las tensiones totales.
El cambio potencial en la presión de poro en estado estacionario en el suelo que se encuentra debajo del nivel freático no se refleja en el análisis.
El cambio en el exceso de presión de poro tampoco se genera y la presión de poro total actual se establece en cero, p = 0. El cambio en las tensiones efectivas corresponde por tanto al cambio en las tensiones totales. Esto también se refleja en la representación gráfica de estas variables. Por lo tanto, no se puede visualizar el cambio potencial en la presión de poro. El usuario debe ser consciente de ello.