modelos de elementos finitos y parámetros del terreno obtenidos mediante ensayos «in_situ»… un matrimonio no siempre de conveniencia

Antonio Gens ha recibido el «Outstanding Contributions Award», el máximo galardón que otorga la International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics (IACMAG). El premio fue entregado durante la 13 Conferencia Internacional de IACMAG celebrada en Melbourne (Australia).

La cita del premio dice: «For his seminal and outstanding contributions to the development of Geomechanics particularly in the areas of constitutive modelling of unsaturated soils, bonded soils and other geomaterials, development of formulations and computer codes for multi-physics coupled analyses and application of numerical methods to landmark projects of geotechnical engineering».

Lo leo… y me felicito de que en este país – y especialmente, en esto de la geotecnia -, y aunque no sé como ni con qué ánimos, haya quien sea capaz de sobreponerse al cúmulo de despropóstios (por no decir otra cosa, que hoy me muerdo la lengua) que impera por estos pagos…

Por suerte, el caso de A. Gens no es el único… y no voy a hacer aquí una lista, pero vien bien de vez en cuando recordar que perviven referentes en lo de «hacer las cosas como hay que hacerlas, por el mero hecho de que, así, están bien hechas» (la frase original no es así exactamente, pero la intención es ir parafraseando al Eastwood en Letters from Iwo Jima, … qué gran obra donde las haya…)

bueeeeeno… no nos pongamos transcendentales… a todo esto, y hablando de elementos finitos (tan de moda últimamente) me he animado a colgar esta publicación (descargada de la web del Dpto de Transporte de Florida, que aporta una visión crítica (y siempre necesaria) a nuestra voraz filia numérica, y nos recuerda que la fiabilidad todo análisis geotécnico, por mucho que tus algoritmos sean guapos-de-la-muerte… radica para empezar en los datos de entrada.

resumo a continuación los contenidos del artículo…

F.C. Townsend, J. Brian Anderson, y Rahelison Landy
Departamento de Transporte de Florida, RPWO-14
Diciembre 2001

El propósito de este estudio fue (no olvidemos que tiene diez añitos a fecha de hoy) dar una visión crítica a los métodos de ensayo «in-situ (SPT, CPT, DMT, y PMT) como un medio para la obtención de los parámetros de entrada de modelos constitutivos en cálculo mediante FEMs. La primera parte de la investigación compara los parámetros obtenidos de los ensayos “in situ” con los obtenidos del ensayo triaxial para tres localizaciones: Arroyo de Saunders, vertedero de residuos Archer, y Centro de Recreación SW. Las pruebas triaxiales en estas arenas se utilizaron para desarrollar parámetros de referencia (quizir «inputs»). Estos parámetros se verificaron mediante la simulación de las pruebas triaxiales con dos códigos de elementos finitos (Plaxis y PlasFEM). A partir de estas comparaciones, se extrajeron las siguientes conclusiones:

– existe una excelente relación entre las simulaciones FEM y los resultados del ensayo triaxial en cuanto a curvas de tensión-deformación (guay)

– Los modelos de endurecimiento (Plaxis – Hardening Soil y PlasFEM – Sandler Dimaggio) simularon el comportamiento no lineal mejor que el modelo de Mohr-Coulomb o de Drucker-Prager (a diez años vista, esto se veía venir…)

– En general, se aprecia mala correlación entre los valores del módulo del ensayo triaxial (E50) respecto a los estimados de los ensayos DMT y PMT (en descarga), y simulaciones FEM de PMT. Es necesario aumentar los valores E50 triaxial por Ω = 1.3078e0.0164pl, para la cual R2 = 0.8515 (no está mal, pero tampoco es una virguería de correlación) donde Ω es el módulo triaxial E50 multiplicador y pl es la presión límite del presiómetro tipo PENCEL (presiómetro que por aquí no es que sea muy popular).

La segunda fase de este estudio consistió en predecir las deformaciones de un muro de tablestacas en voladizo (caso de descarga), y las deformaciones de una zapata superficial de 2 m de diámetro (caso de carga). Los métodos de análisis convencionales se compararon con los ensayos «in-situ” utilizando parámetros de entrada derivados de FEM. Las conclusiones fueron:

– Los análisis convencionales (CWALSHT) infravaloran las deformaciones del muro de forma no conservadora, mientras que las desviaciones del muro fueron predichas con precisión mediante el modelo de endurecimiento del suelo (hardening soil) con parámetros de entrada estimados a partir de correlaciones del SPT y de los valores obtenidos de la curva del PMT.

– Es fundamental conocer el historial de tensión de un perfil de suelo, es decir, la OCR o la presión de preconsolidación, para realizar cualquier previsión de asentamiento, ya sea usando métodos de elementos finitos o convencionales (bueno, hacía 50 años ya lo decía Casagrande…)

– De los métodos convencionales para la estimación de los asentamientos (CSANDSET), sólo el SPT (usando los métodos de d’Appolonia, o de Peck – Bazaraa) proporciona estimaciones razonables de los asentamientos observados.

– El método convencional de DMT, que correlaciona los valores de OCR, sobrestima ligeramente los asentamientos medidos.

– Y esta es buena: Ninguno de los ensayos “in situ” (SPT, CPT, DMT, y PMT), proporciona parámetros de entrada satisfactorios, tales que aplicados en modelos FEM (Mohr-Coulomb o de endurecimiento del suelo – hardening soil), predigan con exactitud los asentamientos de cimentaciones superficiales.