Título :	Modelo constitutivo para suelos no saturados basado en el principio de esfuerzos efectivos
Autor(es):	Hiram Arroyo Chavez
Palabras clave:	Constitutive model Effective stresses Esfuerzos efectivos Modelo constitutivo Suelos no saturados Unsaturated soils
Área:	CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA
Fecha de publicación :	oct-2015
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Doctorado en Ingeniería
Resumen:	La simulación del comportamiento mecánico e hidráulico de los suelos representa una de las tareas de mayor importancia en el campo de la Mecánica de Suelos. En la actualidad, las ecuaciones para predecir el comportamiento de los suelos saturados se encuentran bien establecidas. Por otro lado, los suelos no saturados exhiben una serie de fenómenos propios de su condición no saturada, derivados de la interacción entre las tres fases que los componen, que complican su modelación matemática; sin embargo, en la naturaleza, los suelos transitan de la condición saturada a la no saturada de manera natural. Es por estos motivos que no es válido diferenciar entre las leyes que rigen el comportamiento de los suelos sujetos a cualquiera de estas dos condiciones. En este sentido, es necesaria una teoría que unifique la Mecánica de Suelos Saturados con la Mecánica de Suelos No Saturados. En este trabajo, se propone un modelo constitutivo de carácter elastoplástico para suelos sometidos a cualquier régimen de saturación. El modelo es formulado en términos de una variable de estado conocida como esfuerzo efectivo; esto permite considerar el acoplamiento hidro-mecánico de manera natural simplificando la formulación matemática sin sacrificar precisión. La ecuación utilizada para obtener el esfuerzo efectivo es válida para cualquier tipo de suelo porque los parámetros que intervienen en ella son obtenidos de manera analítica y no empírica. El modelo es capaz de reproducir una serie de observaciones experimentales tales como el incremento de resistencia del suelo inducido por variaciones en la humedad, así como el colapso volumétrico y la expansión. Las comparaciones de los resultados numéricos con los experimentales demuestran que el modelo es capaz de reproducir las relaciones esfuerzo-deformación de una serie de resultados experimentales reportados por diversos investigadores para diferentes tipos de suelos. Esto último se basa en un estudio estadístico de los resultados pronosticados donde los parámetros de confianza y correlación se encuentran en rangos aceptables. The simulation of the mechanical and hydraulic behaviors of soils represents one of the major tasks in Soil Mechanics field. Currently, the equations to predict the behavior of saturated soils are well established. On the other side, unsaturated soils exhibit natural phenomena difficult to model mathematically that arise from the interaction between the three phases they contain within them; nevertheless, in nature, soils go back and forth from saturated to unsaturated condition in a natural way. This is why it is not valid to make a difference between the governing equations depending on whether the soil is saturated or not and, a unifying theory to reconcile Unsaturated Soil Mechanics and Saturated Soil Mechanics is needed. Herein, we propose a constitutive elastoplastic model which can be used for soils under any degree of saturation. The model is formulated in terms of effective stresses; this allows considering hydro-mechanical coupling in a natural way thus simplifying mathematical relations without compromising precision. The equation used to obtain the effective stresses is valid for any type of soil because the parameters contained within it are derived through analytical procedures and not with empirical considerations. The model is capable of simulating experimental observations like the hardening due to suction variations, collapse and expansion as well. The numerical-theoretical result comparisons show that the model is capable of simulating the stress-strain characteristics for a series of experimental data reported by several researchers for different types of soils. This asseveration is based on a correlation analysis where it is shown that the values the statistical parameters take are within acceptable ranges.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/770
Aparece en:	Doctorado en Ingeniería

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