Determinación de esfuerzos en una masa de suelo, usando software de estructuras, y su comparación con el método clásico de la Teoría de Boussinesq

Abstract

El objetivo es obtener, los esfuerzos y las deformaciones que se producen en una masa de suelo, usando el software de estructuras Structural Analysis Program SAP 2000, y el método clásicos de la teoría de Boussinrsq. Para ello, se definen los tipos de cimentaciones, que dan origen a las cargas sobre el suelo, y los parámetros para calcular las deformaciones del suelo. Además se propone el problema de determinación, de los esfuerzos que se producen en una masa de suelo, por la aplicación de varios tipos de carga: concentrada, carga lineal uniformemente repartida, y carga uniformemente repartida sobre una superficie rectangular, y la combinación total de cargas. Luego, se calculan los esfuerzos y deformaciones, que se producen en la masa de suelo, usando dos métodos: 1) El de los elementos finitos (FEM), a través del software de estructuras Structural Analysis Program (SAP 2000), y 2) Con el método clásico de la teoría de Boussinesq, y los desarrollos de Fadum y Newmark. Se presentan los pasos para modelar la masa de suelo a la que se le aplican cargas, usando el software mencionado, y se aplica al cálculo de esfuerzos en la masa de suelo. En el laboratorio, se realizan los ensayos de Compresión y de Consolidación unidimensional, para obtener los parámetros geotécnicos, que intervienen en el cálculo de esfuerzos y deformaciones. Se calcularon las deformaciones para las diversas cargas y para el caso de la aplicación del sistema total de cargas. Se ha verificado la concordancia de esfuerzos al usar ambos métodos, siendo mayor, cuando se trata de cargas uniformemente repartidas sobre área superficial, que debido a cargas puntuales. También se presentan aplicaciones a casos prácticos de la ingeniería civil, en lo referente a la interacción de las estructuras, a través de los esfuerzos del suelo.

The objetive of this work is to obtain stresses and deformations that are produced in a soli mass, using the structural software Structural Analysis Program SAP 2000 and the classical method of the Boussinesq theory. For this, the type of footings are defined, which produce the stresses on the soil, and the parameters to calculate deformations of soil. Also, the problem of finding stresses in a soil mass is proposed, because of point, uniform lineal and, uniform rectangular load, and combinations of total loads. Then, stress and deformations in a soil mass are calculated, using two methods: 1) The Finite elements method (FEM), trough the structural software Structural Analysis Programan (SAP) 2000, y 2) Boussinesq’s theory classical method, and the Fadum and Newmark’s developments. The steps to modelate a soil mass which loads are applied, using the refered software, and is applied to calculate stresses in a soil mass. Compression and unidimensional test are done in the laboratory to obtain geotechnical parameters, that are used in the obtention of stresses and strains. Stresses and strains were calculated for each and total loads. Concordance of using both method, has been determined, and we found that concordance is higher for superficial uniform area loads, than using point loads. Applications to civil engineering practical cases are presented, refered to the interaction of structures, through stresses in the soil.