Homogenización computacional aplicada al estudio de suelos tipo conglomerado del austro ecuatoriano
- Authors
- Santacruz, Karla; Samaniego, Esteban
- Format
- Article
- Status
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- Description
La ciudad de Cuenca, en el Austro Ecuatoriano, está asentada en su mayor parte sobre suelos tipo conglomerado (suelo heterogéneo constituido por una mezcla de materiales entre boleos decimétricos y arcilla). Actualmente, no existen valores de los parámetros mecánicos obtenidos experimentalmente, en gran medida debido a que los tamaños de los volúmenes representativos de este material son inmanejables en laboratorios. Ante esto, se utilizó una metodología basada en homogeneización computacional. El ingrediente central es un modelo computacional del material que permita realizar ensayos virtuales sobre volúmenes representativos. Para poder definir el modelo, debió determinarse las propiedades de cada elemento constitutivo del material. Se consideraron dos elementos: boleos, clastos con diámetros superiores a ¾ de pulgada, y matriz, material de dimensiones inferiores a ¾ de pulgada. Las propiedades de la matriz fueron halladas a través de ensayos triaxiales lentos saturados y triaxiales rápidos parcialmente saturados sobre muestras elaboradas con igual peso específico y humedad que el material de campo. Las propiedades del segundo elemento, los boleos, se determinaron a través de datos de la literatura al respecto. Para conocer el volumen a usar, se requieren una longitud característica y la distribución real de los elementos dentro del conjunto. El primer problema se resuelve mediante un análisis asintótico computacional. Para el segundo problema, se usaron fotografías digitales de taludes naturales o elaborados que muestren la distribución del conglomerado. Se realizó un análisis de sensibilidad de los factores más influyentes en las propiedades elásticas del conglomerado como compuesto (tamaño, forma, distribución y propiedades de los componentes). Usando el modelo computacional, las propiedades halladas para cada componente del conglomerado y variando los factores más influyentes, se llegó a obtener rangos de variación para el módulo de elasticidad (coeficiente de Young, E) y el coeficiente de Poisson (υ) del conglomerado en su conjunto.
The soil type in Cuenca, Southern Ecuador, is called conglomerado (conglomerate, a heterogeneous soil composed of a mixture ranging from decimetric stones to clay). Experimental values of the characteristics of this material are hardly available, mainly because the size of the specimens is difficult manageable in a standard laboratory. To deal with this problem, the authors used a methodology based on computational homogenization. The main ingredient is a computational model of the material that allows performing virtual experiments over a representative volume. In order to build this model, the elastic properties of the components are experimentally defined. In the study two elements were considered: boulders, stones with diameters over ¾ of an inch, and matrix, the rest of the material. The matrix properties were found by performing triaxial tests on samples with the same specific weight and in situ moisture content. The properties of the other component, boulders, were derived from literature. The representative volume was determined on the basis of the characteristic length and the distribution of the components over the volume. The first issue was tackled by using a computational asymptotic analysis. The second issue was dealt with by using photographs of natural slopes of the material. A sensitivity analysis to determine the most relevant factors (size, shape, distribution, components properties) was performed. Then, by using the properties of each component and allowing the relevant factors to vary, a range of values for the Young modulus (E) and the Poisson ratio (υ) of the composite were obtained.
- Publication Year
- 2010
- Language
- spa
- Topic
- Repository
- Revista Universidad de Cuenca
- Rights
- openAccess
- License