Cimentaciones Diseño Con Plaxis

8/10/2019 Cimentaciones Diseo Con Plaxis

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Tutoriales de Plaxis para el Diseo de

Cimentaciones.

Franc Montoya Callejas I.C. MSc

Profesor Asociado Universidad Nacional

Mayo de 2014


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Para comenzar, se

abre el programaPlaxis y se selecciona

la opcin Start 2D

Versin 8

1. Zapata Rgida


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A continuacin, aparecenvarias opciones:

1. Definir el proyecto

2. Recalcular algn

proyecto existente

3. Ver Resultados

4. Generar curvas

En nuestro caso damos

seleccionamos Define

Project

Como comenzar?


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Luego, se abre una ventana de restricciones y condiciones, en la cual

damos clic en Iagreepara comenzar a usar el programa.

Como comenzar?


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Ejercicio

Se tiene una zapata circular , de radio 1.0 m, la cual, se vaa poner sobre una capa de arena de 4.0 m de profundidad y

5.0 m de extensin en la direccin X; debajo de esta capa

encontramos un roca a lo largo de ella.

El objetivo del ejercicio es encontrar el desplazamiento y los

esfuerzos en esta capa, causados por la cimentacin.

Se debe calcular el ejercicio para una zapata rgida y otra

flexible para hacer la comparacin correspondiente.

Adems se debe tener en cuenta que la geometra no

cambia (ser para ambos casos circular) y la roca no esta

incluida en los modelos.


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Figura 1. Zapata circular

Geometra


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Para comenzar, damos clic en la opcin New Project

Como comenzar?


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Por ser una zapata circular se escoge en model la opcin

Axisymmetry, le asignamos un nombre y damos clic en

Next

Cimentacin Rgida


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En la pestaa Dimensions, en la opcin

Geometry dimensions se cambian algunos

valores

Left= 0.0

Right= 5.0

Bottom= 0.0

Top= 4.0

Lo dems se deja como

nos sale el cuadro inicial

y damos Ok

Configuracin inicial


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Para definir la geometra, seleccionamos el icono Geometryline

Las coordenadas se ingresan por medio de las teclasnumricas.

Ejemplo: cero (0), Barra espaciadora, cinco (5) y Enter.

As se ubican todas las coordenadas (X,Y): (0.0) (5,0) (5,4)(0,4) (0,0). La coordenada (0,0) se escribe dos veces para

cerrar el polgono.

Para salir de los comandos damos Esc.

Coordenadas


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La geometra queda definida de la siguiente forma:

Geometra


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Para definir las condiciones damos clic en el icono

Standard fixities

Definir las condiciones


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Luego ponemos la carga, dando clic en el icono Prescibeddisplacements.

Para ello, se mueve el cursor al punto (0,4) y se da clic . La carga tendr un

valor 1 y finalizamos con clic.

Salimos del comando con Esc.

Definir las condiciones


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Damos clic en el icono

MaterialSets

A continuacin, en el

cuadro de dialogo damosclic en Edit

Elegir el material


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En la pestaa General se cambian algunos valores:En identification le asignamos el nombre de Sando Arena

Peso unitario saturado= 17 KN/m^3

Peso especfico saturado= 20 KN/m^3

Kx= Ky= 1

Dando clic,

podemos

cambiar el

color del

suelo

Elegir el material


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Elegir el material


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En la pestaa Interfaces, seleccionamos la opcin Rigid yluego en Ok

Elegir el material


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Damos clic en el icono de Sand y lo arrastramoscon el cursor al polgono que dibujamos, luego

damos clic en Ok.

Elegir el material


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Seleccionamos el icono Generate Mash

y damos clic Update, al hacer esto la pantalla

nueva desaparece.

Generar el enmallado


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Para esto, damos clic en el icono .A continuacin aparece la siguiente ventana:

Condiciones Iniciales


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El polgono debe ponerse azul para que el procedimiento este correcto



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Luego, cambiamos el semforoSe abre esta ventana y damos clic en Update, la cual nuevamente

desaparece.



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A continuacin, damos clic en el icono Generate initial stresses ,

para definir los esfuerzos que hay antes de

hacer la zapata.



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Luego de generar los esfuerzos iniciales, se abre una ventana en la cual sepresentan los esfuerzos efectivos como esfuerzos principales.



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Despus, damos clic en el icono Calculate

Realizar los clculos


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La ventana que se abre a continuacin nospregunta si guardamos los cambios, as que

damos clic en Saveas



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Una vez guardado, se abre la siguienteventana:



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Debemos apagar todas las fases dando doble clic

en ellas, excepto la primera fase.



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Seleccionamos la primera fase, y en Calculation

typeescogemos la opcin Plasticanalysis



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En la pestaa Parameters revisamos:

1. El numero de iteraciones que se quieren realizar

2. La carga a seleccionar es Staged construction

3. Luego de esto, damos clic en Define



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A continuacin, aparece la siguienteventana:



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Para seleccionar el desplazamiento damos clic enla parte superior de la carga y aparece lo

siguiente:



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El desplazamiento que ponemos en la direccinYes de 10 cm, es decir -0,1 m. Luego damos clic

en Ok



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Verificamos que la carga siga activada, es decir encolor azul. Luego damos clic en Update para

actualizar



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Nos devolvemos a la zona de clculos:



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Luego, damos clic en el icono SelectPoints for curvesy se abre la siguiente ventana en la que se muestran todos los nodos

en el modelo de elementos finitos :



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A la ventana mostrada anteriormente le hacemos un zoom y sealamos elpunto superior izquierdo ms alto, el cual, quedara marcado con la letra Ay al

final damos clic en Update:



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Luego en la ventana de clculos damos clic enCalculate, verificando que todava se tenga

seleccionada la fase 1:



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A continuacin, sale la siguiente ventana en la cual se muestra la

informacin del progreso del calculo de la fase, es decir, la curva carga-

desplazamiento, el proceso de la iteracin:



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Una vez terminados los clculos vamos a la pestaa Multipliers yseleccionamos la fase 1, all vemos la fuerza necesaria en la direccin Y

y la multiplicamos por 2para obtener la fuerza total de la zapata:

Fuerza en Y= 2(-177,38) = -1114.51

Resultados


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S queremos observar los clculos de una formamas clara y grafica damos clic en Output

teniendo seleccionada la fase 1:

Resultados


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A continuacin se muestra la siguiente imagen,

la cual muestra el asentamiento:

Resultados


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Despus de esto damos clic en Stressesque se encuentra en la barrade herramientas, donde podemos ver los esfuerzos efectivos, esfuerzos

totales, presiones de poros, entre otros

Resultados


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Los esfuerzos efectivos son los siguientes:

Resultados


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S queremos ver los resultados numricos,damos clic en el icono Table para verlos

tubularmente:

Resultados


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La tabla es la siguiente:

Resultados


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El proyecto se debe modificar de forma tal que la zapata ser

modelada como una placa flexible.

La geometra usada en este ejercicio es la misma anterior,

con algunas modificaciones. No es necesario crear un nuevo proyecto, se puede empezar

con el proyecto anterior cambiando su nombre.

Damos clic en el botn Goto Inputque se encuentra en el

lado izquierdo de la barra de herramientas. Seleccionamos el archivo previo desde la ventana crear /

abrir el proyecto

2. Zapata Flexible


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Seleccionamos la opcin Save as del men File,

ingresamos un nombre nuevo para el proyecto actual ydamos clic en Savepara guardarlo.

Seleccionamos la lnea geomtrica segn eldesplazamiento que ha sido aplicado y presionamos la

tecla del teclado. Seleccione el desplazamientodesde los tems seleccionados en la ventana Delete ydamos clic en el botn .

Modificar la Geometra


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Damos clic en el icono Plate ubicado en la barra deherramientas.

Movemos la posicin (0.0; 4.0) y damos clic en el botnizquierdo del mouse.

Movemos la posicin (1.0; 4.0) y damos clic en el botnizquierdo del mouse, segundo por el botn derecho delmouse para finalizar el dibujo. Una placa desde el punto3 al punto 4 es creada la cual simula la zapata flexible.

Modificar la Geometra


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Damos clic en el icono Distributed Load Loadsystem A ubicado en la barra de herramientas

Luego, damos clic en el boton derecho del mouse parafinalizar la entrada de la carga distrbuida (1.0 kN/m2perpendicular al limite).

El valor de entrada sera cambiado posteriomente alvalor real cuando la carga este activada

Modificar las condiciones limites


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Damos clic en el icono MaterialSets.

Seleccionamos Platesdesde el recuadro Set

Typeen la ventana Material Sets.

Damos clic en la opcin New. Una nueva

ventana aparece donde las propiedades de la

zapata se pueden ingresar.

Aadir el material


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Escribimos zapata en el recuadro de identificacin y seleccionamos el tipo dematerial elstico.

Las propiedades se ingresan de acuerdo a los parmetros y valores de la siguiente

tabla:

Propiedades del material

Damos clic en Ok. La nueva serie de datos ahora aparece en la vista derbol de la ventana Material Sets. Arrastramos la configuracin zapata

al rea de dibujo y la dejamos en la zapata.

Note que el cursor cambia de forma para indicar que es vlido dejar la

serie de material.

Cierre la base de datos haciendo clic en el botn Ok.


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Consejos:

Si la ventana Material Sets es desplegada sobre la

zapata y la oculta, mueva la ventana a otra posicin demanera que la zapata sea claramente visible.

El espesor equivalente es automticamente calculadopor PLAXIS desde los valores de EA y EI. Este no puedeser ingresado a mano

Propiedades del material


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Damos clic en el icono Mesh Generationpara generar la malla de elemento finito. Unaadvertencia aparece, sugiriendo que las presiones

de agua y tensiones iniciales debern serregeneradas despus de regenerar la malla.

Damos clic en Ok.

Despus de visualizar la malla, damos clic enUpdate.

Generar la malla


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Consejo:

Regeneracin de la malla resulta en unaredistribucin de nodos y puntos de tensin. En

general, tensiones existentes no corresponden

con la nueva posicin de los puntos de tensin.

Por lo tanto es importante regenerar las

presiones de agua iniciales y tensiones iniciales

despus de regeneracin de la malla.

Generar la malla


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Regresamos al modo Geometry Input, dando clic enel botn CondicionesIniciales.

Ya que el proyecto actual no implica presiones de peso,seguimos al modo Geometry Configurationhaciendoclic en el Switchde la barra de herramientas.

Damos clic en el icono GeneralInicial Stresses ,despus de lo cual el recuadro de dibujo procedimientoK0 aparece

Condiciones iniciales


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Se mantiene Mpeso igual a 1.0 y aceptamos el valor por

defecto de K0 para el nico dominio.

Damos clic en Ok para generar las tensiones iniciales.

Despus de visualizar las tensiones iniciales, damos clic en

Update.

Damos clic en el icono Calculate y confirmamos que el

proyecto actual se haya guardado.

Condiciones iniciales


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En la pestaa General,seleccionamos el tipo de clculocomo plstico.

Ingresamos un nombre apropiado para la identificacinde fase y aceptamos 0 fase inicial como la fase desdedonde empezar.

En la pestaa Parmeters, seleccionamos la opcinStaged Constructiony damos clic en Define.

Clculos


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El grfico de la geometra activa aparecer.

Damos clic en la carga para activarla. Un

recuadro de dilogo Select Items aparecer.

Activamos tanto la placa como la carga

verificando los recuadros de verificacin a la

izquierda. Mientras la carga sea seleccionadadamos clic en Change en el fondo del

recuadro de dilogo.

Clculos


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El recuadro de dilogo Distributed LoadLoad System Aaparecer para configurar las cargas. Ingresamos un valorYde (350 kN/m2) para ambos puntos de la geometra.

Note que esto da una carga total que esaproximadamente igual a la fuerza de zapata que fueobtenida desde la primera parte de esta leccin.

(350 kN/m2 x x (1.0 m)2 1100 kN).

Cerramos los recuadros de dialogo y haga clic en Update.

Clculos


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Verificamos los nodos y puntos de tensin para

las curvas Carga Desplazamiento para ver si

los puntos apropiados aun son seleccionados (la

malla ha sido generada de manera que los nodos

pueden haber sido cambiados). El nodo izquierdosuperior de la malla deber ser seleccionado,

como se realizo en el ejercicio anterior.

Clculos


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Verificamos si la fase de clculo esta marcada

para clculo por una flecha azul. Si ese no es el

caso haga doble clic en la fase de clculo o haga

clic a la derecha y seleccione Mark Calculate

desde el men de despliegue instantneo.

Damos clic en Calculate para empezar el

clculo.

Clculos


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Despus del clculo los resultados del proceso

de clculo final pueden ser visualizados

haciendo clic en Output. Seleccionamos losgrficos que sean de inters.

Los desplazamientos y tensiones debern ser

similares a aquellos obtenidos desde la primeraparte del ejercicio.

Resultados


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Damos doble clic en la zapata. Una nueva ventana se

abre, en la cual ya sea los desplazamientos o losmomentos de flexin de la zapata pueden sergraficados (dependiendo del tipo de grfico en laprimera ventana).

Note que el men ha cambiado. Seleccionamos lasdiferentes opciones desde el men Fuerzas, para verlas fuerzas en la zapata.

Resultados


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Consejo:

Mltiples sub-ventanas pueden ser abiertas al mismotiempo en el programa de salida. Todas las ventanasaparecen en la lista del men Ventana.

PLAXIS sigue la norma de Windows para la presentacin

de sub ventanas (Cascade, Tile, Maximize, etc).Vea su manual de Windows para una descripcin deestas posibilidades estndar.

Resultados


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Adems de los resultados del peso de clculo final es a menudo til ver una

cuerva carga desplazamiento. Por lo tanto el cuarto programa en el paquete

PLAXIS es usado. Con el fin de generar la curva cargadesplazamiento como la

dada en la siguiente figura:

Generar una curva de Carga -

Desplazamiento

Para esto seguimos los siguientes pasos

G d C


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Damos clic en el botn Go to curves Program

ubicado en la barra de herramientas. Esto hace queel programa de curvas arranque.

Seleccionamos New Chart desde el recuadro dedilogo Create / Open project .

Seleccionamos el nombre de archivo del proyectode zapata ms reciente y damos clic en Open.


Desplazamiento

G d C


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Ahora, Una ventana de Generacin de Curva aparece, la cual consiste en dos

columnas (eje x y eje y), con botones circulares de mltiples selecciones y dos

recuadros de conjunto para cada columna.

La combinacin de selecciones para cada eje determina cual cantidad es

graficada a lo largo del eje.


Desplazamiento


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Para el Eje X seleccionamos el botn circular Displacement, desde el

recuadro de conjunto Punto: A (0.00 ; 4.00) y desde el recuadro de

conjunto Type: Uy. Tambin seleccionamos el recuadro de verificacin

Invert Sign. De all que, la cantidad a ser graficada en el eje x sea el

desplazamiento vertical del punto A (esto es el centro de la zapata).


Desplazamiento


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Para el Eje Y seleccionamos Multipliery desde el recuadro de conjunto

Type: Sum-Mstage. De all que, la cantidad a ser graficada en el eje ysea

la cantidad de los cambios especificados que hayan sido aplicados, de lo

cual, el valor alcanzar desde 0 a 1, lo que significa que 100% de la cargaprescrita (350 kN/m2) ha sido aplicada y el estado final prescrito ha sido

completamente alcanzado.


Desplazamiento


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Damos clic en Ok para aceptar la entrada y generar la curva Carga

Desplazamiento. Como un resultado la curva de la siguiente figura es

graficada en la ventana Curvas.

Consejo: La ventana Curve Settings tambin puede ser usada paramodificar los atributos o presentacin de una curva.


Desplazamiento


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Consejo:

Para reingresar la ventana Curve Generation (en caso de un error, unaregeneracin o modificacin deseada) podemos dar clic en ChangeCurve Settings desde la barra de herramientas. Como un resultado laventana Curve Settings aparece, en la cual debemos hacer clic en elbotn Regenerate. Alternativamente, podemos abrir la ventana CurveSettings seleccionando la opcin Curva desde el men Formato. La

ventana Frame Settingspuede ser usada para modificar los ajustes delmarco. Esta ventana puede ser abierta haciendo clic en el botn ChangeFrame Settings desde la barra de herramientas o seleccionando laopcin Framedesde el men Formato


Desplazamiento


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Cuando comparemos los resultados de clculo obtenidos desde el caso1 y caso 2, podemos ver que la zapata en el caso 2, para la mismamxima carga de 1100 kN, mostro ms deformacin que aquella para

caso 1.Esto puede ser atribuido al hecho que en el caso 2 se genero una mallams fina, debido a la presencia de un elemento de placa. (Por defecto,PLAXIS genera elementos de suelo ms pequeos en la regin decontacto con un elemento de placa). En general, geometras con mallasgruesas no pueden exhibir suficiente flexibilidad y de all puedan

experimentar menos deformacin. La influencia de grosor de mallasobre los resultados de clculo es ms pronunciada en modelosaxisimtricos. Sin embargo, la misma malla fue usada, los dosresultados se igualaran bastante.

Comparacin entre 1. Zapata Rgida Y

2. Zapata Flexible


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En este ejercicio vamos a observar los

asentamientos de una zapata cuadrada sobre

arena.

La geometra del ejercicio es la siguiente:

3. Zapata Rgida 3D


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Una zapata cuadrada con un ancho de 1.8 metros es colocada enuna capa de arena de 4.0 metros de espesor. Debajo de la capade arena hay una capa de roca rgida que se extiende a una larga

profundidad. El propsito del ejercicio es encontrar eldesplazamiento y los esfuerzos en el suelo causados por la cargaaplicada por la zapata. Los clculos sern realizados tanto parauna zapata rgida como para una flexible. Para ahorrar tiempo enclculos solo un cuarto de la zapata es modelado, para permitircualquier posible mecanismo en la arena y para evitar cualquierefecto generado por la frontera exterior se extender el modeloen ambas direcciones horizontales hasta un ancho de 5 metros

Ejercicio


77/240

En el primer clculo la zapata es modelada

siendo muy rgida y spera y el asentamiento se

simulara uniforme en el tope de la capa dearena. Esto tiene sus desventajas lo cual hace

que este ejercicio sea un modelo representativo

ya que no toma en cuenta cargas estructurales

Ejercicio


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Iniciamos PLAXIS 3D Tunnel, dando doble clic en

el icono. Luego, se nos abre una pantalla de

Create/New Project, en la que se puede

seleccionar un proyecto existente o crear uno

nuevo. Seleccionamos crear un proyecto nuevo y

nos sale la siguiente tabla:

Creacin de la Zapata


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En la pestaa Projectpodemos darle un nombreal archivo en la parte de Title y si queremos le

damos una descripcin del proyecto en la parte de

Comments



80/240

Damos clic en Nexty pasamos a la pestaa Dimensions, en la

cual debemos introducir los valores para definir la geometra:


Se llenan losdatos como

estn en la

imagen

G


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Damos clic en Ok y aparecemos en el cuadro degeometras para ingresar las coordenadas:

Geometra


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Elegimos la opcin de lnea (esta opcin estapreseleccionada al momento de ingresar al cuadrode geometras y se corrobora porque el cursor esun lpiz) y seleccionamos las coordenadas de la

misma manera que para la zapata 2D (0,0)(5,0)(5,4)(0,4)(0,0).

Y de la misma manera que en el 2D damos clic al

botn de las condiciones de frontera para definirlos lmites de la zapata (esto se corrobora ya queentre las lneas azules que dibujamos se vern unaslneas verdes delimitando los bordes)

Geometra

C di i d F


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Damos clic en el icono Standard fixities

ubicado en la barra de herramientas

Condiciones de Frontera


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Luego seleccionamos la opcin de Prescribeddisplacement de la barra de herramientas y

movemos el cursor al punto (0,4) y damos clic.

Despus de esto nos movemos en la lnea

superior hasta el punto (0.9,4) y quedara as:

Condiciones de Frontera

D fi i l t i l


85/240

Se realiza de la misma manera que con la

zapata 2D:

Definir el material


86/240

Las propiedades del material que se debeningresar, se muestran en la siguiente tabla:

Definir el material


87/240

Una vez introducidos los valores anteriores,insertamos el material al rectngulo como en la

zapata 2D lo cual hace que el rectngulo cambie

de color

Definir el material

G l ll 2D


88/240

Damos clic en el botn "Generate mesh , locual nos lleva a esta ventana:

Generar la malla 2D

Luego damos clic en Update


89/240

Como debajo de la zapata se esperan grandesdesplazamientos es bueno poner una malla mas

fina debajo de ella por lo que se proceder a

seleccionar el desplazamiento que simboliza lazapata (si esta seleccionado cambia de color a

rojo) y seleccionamos la opcin Mesh del men y

damos clic en Refine Mesh.

Generar la malla 2D

G l ll 3D


90/240

Luego de crear la malla 2D es necesarioextenderla a una malla completa en 3D y lo

haremos dndole clic al botn 3D Mesh

Generation y apareceremos en una nuevaventana donde podremos especificar el plano Z.

Generar la malla 3D


91/240

Generar la malla 3D

l ll


92/240

La malla 2D generada anteriormente esregenerada en cada uno de los planos Z. La

malla 3D se genera conectando esquinas de la

elementos triangulares 2D a suscorrespondientes puntos del correspondiente

elemento en el siguiente plano Z. De esta

manera es creada una malla 3D de 15-nodos

Generar la malla 3D

l ll


93/240

El cuadro que sale para la malla 3D permiteespecificar la posicin ( en direccin Z) en todos

los planos Z

Generar la malla 3D

l ll


94/240

Como el modelo se extiende horizontalmente. La pendiente es cero en ladireccin Z. Cuando el plano de atrs es seleccionado damos clic en la

botn Insert y como resultado se inserta un nuevo plano en Z= -1.

considerando que el plano original se ha transformado en el plano frontal

Generar la malla 3D

G l ll 3D


95/240

Seleccionando el plano Z frontal dando clic

nuevamente en Insert. Esto debe generar un

nuevo plano (A) entre el plano de atrs y elfrontal y cambiamos sus cordenadas a Z = -0,9.

Luego damos clic en Generate y se genera lamalla 3D (la cual se puede rotar con las flechas

del teclado para ver todos sus planos).

Generar la malla 3D

G l ll 3D


96/240

Generar la malla 3D

G l ll 3D Pl A


97/240

Generar la malla 3D. Plano A

G l ll 3D Pl f l


98/240

Generar la malla 3D. Plano frontal

G l ll 3D Pl d t


99/240

Generar la malla 3D. Plano de atrs



100/240

En general las condiciones iniciales

comprende:

Condiciones iniciales de agua, configuracin

inicial de la geometra y el estado inicial deesfuerzos efectivos. Nuestra capa de arena

esta seca por lo cual no es necesario indicar

las condiciones de agua pero si se piden los


C di i I i i l


101/240

Damos clic en el botn de condiciones iniciales,a continuacin nos saldr una primera ventana

con la densidad del agua (10 KN/m3) y le damos

clic en ok


C di i I i i l


102/240

Y corroboramos que esta bien por el cambio decolor del rectngulo


C di i I i i l


103/240

Luego apagamos el semforo como en lazapata 2D


C di i I i i l


104/240

Despus de esto damos clic en el botn que

genera los esfuerzos iniciales

Dejamos el Mweight igual a 1; lo que significa

que todo el peso del suelo esta aplicado para

la generacin de los esfuerzos iniciales yaceptamos los valores predeterminados de K0

y damos clic en Ok.


C di i I i i l


105/240




106/240

Se abre esta ventana a la cual damos clic enUpdate para volver al cuadro de geometras


Clculos


107/240

A continuacin, damos clic en Calculate y seguardan los cambios en una ubicacin que

conozcamos.

Clculos

Clculos


108/240

Luego de guardarlo se inicia la fase declculos

Clculos

Clculos


109/240

Se apagan todas las fases dejando encendidasolo la primera y la seleccionamos:

Clculos

Clculos


110/240

Seleccionamos la fase 1 y nos fijamos que el tipode clculo sea plstico:

Clculos

Clculos


111/240

Despus de revisar todo como en la zapata 2Ddamos clic en Define y seleccionamos la lnea

del desplazamiento prescrito dando clic en ella

(debe quedar de color rojo).

Clculos

Clculos


112/240

Los valores de Y de toda la lista de puntos degeometra (debemos usar la opcin de

desplazamientos constantes sobre la capa) y

asegurarnos que ninguna de las direcciones estelibre en el campo de FreeDirections Group.

Clculos

Clculos


113/240

Despus seleccionamos el botn Set points forcurves y seleccionamos el punto mas alto

del lado izquierdo del plano frontal (quedar con

una A como en la zapata 2D).

Clculos

Clculos


114/240

Y luego damos clic en Calculate verificando quetodava tengamos seleccionada la fase 1.

Clculos

Clculos


115/240

A continuacin, nos aparece la ventana de losclculos como en la zapata 2D y esperamos hasta

que termine.

Clculos

Clculos


116/240

Una vez terminados los clculos vamos a lapestaa Multipliers y seleccionamos la fase 1;

miramos la fuerza necesaria en Y, luego para

obtener su valor real este valor de Y debe sermultiplicada por 4 y debe dar un valor cercano a

1200 kN.

Clculos

Resultados


117/240

Para observar los resultados obtenidos damos clicen Output

Resultados

Resultados


118/240

A continuacin se abre una ventana que nosmuestra la malla deformada:

Resultados

Resultados


119/240

Los desplazamientos totales se muestran en lasiguiente imagen:

Resultados

Resultados


120/240

Podemos darle color seleccionando Shadingsen la tabla de presentacin.

Resultados

Resultados.

L d t


121/240

Lneas de contorno

Resultados


122/240

Los resultados numricos en tablas se muestran acontinuacin:

Resultados

8. Losa de Cimentacin 3D


123/240

Losa de cimentacin 3D


124/240

Geometra


125/240

Geometra


126/240

Planos de trabajo


127/240

Los planos de trabajo son capas

horizontales con diferentescoordenadas Y, en las que objetos

estructurales, cargas y fases de

construccin pueden ser definidas.

j

Planos de trabajo


128/240

Las ventanas de planos de trabajo son necesariasen cada nivel donde hayan discontinuidades en la

geometra, la carga o donde ocurren procesos

constructivos.

Planos de trabajo

Planos de trabajo


129/240

Damos clic en add, y lo cambiamos por -28

Planos de trabajo

Planos de trabajo


130/240

Damos clic en Insert y lo cambiamos a -2.0m

Planos de trabajo

Geometra de la construccin


131/240

Iniciaremos definiendo las paredes y el piso

del stano

En el plano de trabajo cero:

Construccin de las paredes externas

del edificio


132/240

del edificio

Con el icono

, seleccionamos

los siguientes

puntos

(-19.0, 9.0)

(19.0, 9.0 )

(19.0, -9.0).

(-19.0, -9.0)

-

Aadir el puso del stano


133/240

Plano de trabaja Y = -2.0 m.

p



134/240

Seleccionamos este icono y damos clic en el

rectngulo y debe quedar de color verde


Carga


135/240

Luego de que la geometra del stano ha sidocompletamente definida, la carga definida porel propio edificio debe ser modelada.

Esta carga es transferida por columnas de los

pisos superiores a los pisos del stano.Para este ejercicio no hay necesidad demodelar las columnas.

Las cargas pueden ser modeladas usandopuntos de carga actuando directamente en elpiso del stano.

Como Plaxis 3D Foundation no puede manejar

simples puntos no conectados durante la

Carga


136/240

Plano de trabajo y=-2.0 m.Trazamos 2 lneas con el icono en lossiguientes puntos:

(-10.0, -3.0) (10.0, -3.0).

(-10.0, 3.0) (10.0, 3.0).

Carga


137/240

Seleccionamos el siguiente botn eingresamos los siguientes puntos de carga

(-10.0, 3.0). (-10.0, -3.0), (0.0, 3.0), (0.0, -3.0),(10.0, 3.0),(10.0, -3.0).

Perforaciones


138/240

Las perforaciones son ubicaciones en el rea dedibujo en las cuales son conocidas las capas de

suelo y los niveles de agua.

Realizamos una perforacin en el punto(-50.0 , -

30.0)Usando este icono :

Nivel Fretico


139/240

Y le definimos un nivel fretico a una profundidadde 2 metros

Materiales


140/240

Seleccionamos el material para el suelo yadmitimos los valores predeterminados del

programa

Parmetros


141/240

Interfaces


142/240

Interfaces


143/240

Arrastramos el material Lacustrine Clay

Muros


144/240

Los muros y los pisos tambin necesitan definirsu material.

Para crear el material para los muros siga los

siguientes pasos:

Muros


145/240

Arrastrar el material


146/240

Arrastrar el material


147/240

Para verificar que el material correcto ha sidoasignado al elemento estructural damos doble

clic en el

Piso


148/240

Piso


149/240

Arrastrar el material al Piso


150/240

Arrastrar el material al Piso


151/240

Enmallado 2D


152/240

Enmallado 2D


153/240

Seleccionamos el cuadro que representa el pisodel stano.

Enmallado 2D


154/240

Refine cluster.

Enmallado 3D


155/240

Enmallado 3D


156/240

Enmallado 3D


157/240

Clculos


158/240

Primero hay que definir las condiciones

iniciales.

Otras fases pueden ser: excavacin y

construccin del stano o la activacin delas cargas.

Clculos


159/240

Clculos


160/240



161/240

Antes de iniciar los clculos debemosgenerar las condiciones iniciales.

En general, Las condiciones inicialescomprenden la configuracin de lageometra inicial y el estado inicial deesfuerzos.

Las condiciones iniciales del agua para lacapa de arcilla ya han sido ingresadas en laventana del Borehole.

Estas condiciones tambin son tomadas en



162/240

Cambiamos el tipo de clculo de plstico a unprocedimiento K0



163/240

Clculos


164/240

Creamos una fase llamada excavaciones

Clculos


165/240

Y revisamos que en la ventana de parameters

estn activos los desplazamientos en ceros

Clculos


166/240

Activamos las geometras que necesitamos y

desactivamos las que no

Clculos


167/240

Desactivamos el cuadro de suelo dando clicen l.

Clculos


168/240

Y se debe ver blanco as, indicando que sifue apagado:

Clculos


169/240

Ahora seleccionamos el plano de trabajo Y = -2m y

activamos el piso

Clculos


170/240

Damos clic en el elemento del piso para

activarlo

Clculos


171/240

El piso debera cambiar a un color verde oscuro

indicando que esta activado

Clculos. Fase 2


172/240

Clculos

Cargas


173/240

g

Clculos

Cargas


174/240

Verificamos que el Reset displacements to zeroeste desactivado

g

Clculos

Cargas


175/240

Ingresamos el valor de la carga a cada punto de -6000 kN

g

Clculos

Cargas


176/240

Damos clic en el botn Preview para verificarque todas las cargas si hayan sido ingresadas (se

vern como unas flechas azules)

g

Clculos


177/240

A continuacin, damos clic en Calculate:

Clculos


178/240

Y as se ver el proceso de clculos

Resultados


179/240

En Output los desplazamientos y losesfuerzos son modelados en 3D y

tambin individualmente en los planosde trabajo o los elementos estructurales.

Tambin se pueden ver los clculos deforma tabular.

P l lt d d l t i

Resultados


180/240

Seleccionamos la ultima fase de clculo(Loading) y luego damos clic en Calculate

Resultados


181/240

Aparece el modelo 3D; hacemos Clic enDeformacin; total desplazamientos otra vez

iluminamos total desplazamientos.

Resultados


182/240

Luego, en la ventana con tringulito negroactivamos y nos despliega cuatro opciones y

resaltamos Shadings

Resultados


183/240

A continuacin, nos aparece esta imagen;hacemos clic en Geometry

Resultados


184/240

Deschuliamos Structures y as podemos ver ladeformacin de la losa como un plato de la

vajilla de casa

Activamos de nuevo la estructura en

Resultados


185/240

Activamos de nuevo la estructura en

geometra

Resultados


186/240

Doble clic sobre la estructura

Y l l

Resultados


187/240

Y aparece slo la estructura

Cambia el men en la barra de herramientas;

Resultados


188/240

Cambia el men en la barra de herramientas;

ahora, aparece Forces damos clic y luego

iluminamos, dando doble clic en ella para ver sus

diagramas de momentos M11

9. Capacidad de carga de

un pilote a succin


189/240

En este ejemplo se considerar la capacidad de

carga de un pilote que se encuentra a lo largo de

una costa. Un pilote a succin es un pilote

ahuecado de acero con gran dimetro, cerrado

en el tope, que es instalado en una capa marina

bombeando el agua desde el interior. La

diferencia de presiones resultante entre elexterior y el interior es la fuerza que instala el

pilote en el suelo. El proceso de instalacin en s

Geometra


190/240

Geometra


191/240

El pilote a succin tiene 6 m de largo y 2 m de

dimetro. La lnea del anclaje es atada en un

lado del pilote, 1.5 m del tope. Este ha sidoinstalado en una capa marina que consiste de

una arena media densa. La profundidad local

del agua es de 50 m. Un rea de 40 m de

ancho y 40 de largo alrededor del pilote de

succin ser modelada. Con estas dimensiones

el modelo es lo suficientemente largo para

Geometra


192/240

La instalacin del pilote desuccin ser modelada

simplemente en una fase

de clculo. La interaccin

entre el pilote de acero y

el suelo ser modelado

por medio de una interfaz,

permitiendo la reduccinde la friccin entre la

superficie de acero y el

suelo. La fuerza eyectora

Planos de trabajo

Geometra del Pilote


193/240

Creamos un plano de trabajo en el fondo delpilote es decir en Y= -6 m

Planos de trabajo


194/240

En el plano 0 definimos la geometra delpilote as:

L d fi i l l d l 3 i

Planos de trabajo


195/240

Luego definimos los ngulos de las 3 secciones a

45, lo cual generar automticamente otra

seccin, es decir al final del procedimiento

quedarn 4 secciones as:

Seccin 1:

Planos de trabajo


196/240

Seccin 2:

Planos de trabajo


197/240

Seccin 3:

Al fi li b l 4 i

Planos de trabajo


198/240

Al finalizar se observan las 4 secciones a

45 cada una:

D li Ok bi l il t l l

Planos de trabajo


199/240

Damos clic en Ok y ubicamos el pilote en el plano

Y = 0 en el punto (20, 20) se ver as:

P di i l d l j it

Carga de anclaje


200/240

Para adicionar la carga de anclaje se necesitar

otro plano de trabajo a -1.5, dando clic en el

plano y = -6 y luego en insert y cambiamos el -3

por -1.5 y se ver as:

Seleccionamos el plano y 1 5 y el botn de

Carga de Anclaje


201/240

Seleccionamos el plano y = -1,5 y el botn de

carga puntual y aadimos un punto de carga en

(19, 20) el punto mas izquierdo del pilote

Aadimos una perforacin en el punto (40 10) y

Perforaciones


202/240

Aadimos una perforacin en el punto (40, 10) y

cambiamos el fondo de esta a la capa lmite mas

baja que es Y = -12 m

Definir material


203/240

Definimos las caractersticas del suelo as:

Parmetros del suelo


204/240

Definir material


205/240

Luego arrastramos el material a la

Definir material


206/240

Luego arrastramos el material a la

perforacin

Definir el material


207/240

Verificamos que el K0 este en 0,47

Cambiamos el nivel del agua a + 50 m por

Nivel fretico


208/240

Cambiamos el nivel del agua a + 50 m por

encima de la capa marina

Para modelar la interaccin entre el suelo y el pilote a succin una

Algunas propiedades


209/240

Para modelar la interaccin entre el suelo y el pilote a succin, una

interfaz (mostrada como una lnea punteada) fue creada al interior y alexterior del muro del pilote de succin. La interfaz es modelada en lamalla como un elemento de interfaz.

Las propiedades de la interfaz son definidas por el parmetro Rinterquepuede ser colocado en la ventana de interfaces cuando definimos elmaterial del suelo. Cuando no lo colocamos el adquiere un valor de 1(rgido); este parmetro relaciona la resistencia de las interfaces con laresistencia del suelo con las siguientes ecuaciones:

Para un valor de 1 se obtiene que:

Algunas propiedades


210/240

En general, las propiedades de resistencia enla zona de interaccin entre el suelo y las

estructuras es menor que el suelo adyacente.

Esta reduccin puede ser especificada usando

el parmetro Rinter.

Por lo tanto, usar un Rinter < 1 da una interfaz

reducida en friccin y adhesin comparada

con el ngulo de friccin y la cohesin en el

suelo adyacente.

Material del pilote a succin


211/240



212/240

Arrastramos el material al pilote en el plano Y = 0con ayuda de un zoom



213/240

Y luego en el plano Y = -1,5 realizamos el mismoprocedimiento

Para limitar el refinamiento de la malla solo al rea

Enmallado


214/240

aledaa al pilote de succin, crearemos un cuadroen la geometra con este botn de las

siguientes dimensiones: (15, 15),(25, 15), (25,

25),(15, 25), (15, 15)

Refinamiento de la malla


215/240

Con la herramienta de seleccin ,seleccionamos el cuadro creado anteriormente y

le damos clic a Mesh y luego Refine cluster;

realizamos este procedimiento 2 veces para que

quede ms refinado el cuadro.

Por ltimo generamos la malla 3D

Malla 3D


216/240

Por ltimo generamos la malla 3D

Clculos


217/240

Los clculos de este ejemplo consistirn

de 5 fases. La determinacin de lascondiciones iniciales, la instalacin del

pilote a succin y tres diferentes

condiciones de cargas



218/240

Instalacin del pilote a succin(Fase 1)


219/240

Activamos la fase 1 dando doble clic en ella ychequeamos el siguiente parmetro:

Instalacin del pilote a succin

(Fase 1)


220/240

Damos OK y s en copiar los ajustes anteriores yactivaremos la siguiente geometra en el plano Y

= 0 con ayuda de un zoom:


(Fase 1)


221/240

Activaremos la siguiente geometra en el plano Y= -1,5 con ayuda de un zoom y dejaremos activo

el suelo al interior del pilote:

Instalacin del pilote a succin(Fase 2)


222/240

Damos clic en el botn Next Phase, lo cual activaautomticamente la fase 2 y seleccionamos la

opcin de Reset displacements to zero y damos clic

en ok


(Fase 2)


223/240

En el plano Y = -1,5, seleccionamos el punto decarga dando doble clic en el con ayuda de un

zoom y seleccionando point load en la ventana

emergente


(Fase 2)


224/240

Y aplicamos una carga de -1000 KN actuando en ladireccin X


(Fase 2)


225/240

Damos clic en OK, ahora la carga debe quedarrepresentada como una flecha azul (Zoom

todava activo):


(Fase 3)


226/240

Damos clic en Next Phase y definimos que la fase 3inicie desde la fase 1 en vez de desde la 2 y

seleccionamos la opcin de Reset displacements

to zero y damos clic en OK as:


(Fase 3)


227/240


(Fase 3)


228/240



emergente


(Fase 3)


229/240

Y aplicamos una carga de -866 KN en direccin Xy de 500 KN en direccin Y. Esto representa una

carga total de 1000 KN en un ngulo de 30 con

la horizontal.


(Fase 4)


230/240

Damos clic en Next Phase y definimos que la fase4 inicie desde la fase 1 en vez de desde la 3 y

seleccionamos la opcin de Reset displacements

to zero y damos clic en OK as:


(Fase 4)


231/240


(Fase 4)


232/240



emergente


(Fase 4)


233/240

Y aplicamos una carga de -500 en direccin X y de866 en direccin Y. Lo que representa una fuerza

de 1000 KN para un ngulo de 60 con respecto a

la horizontal


(Fase 4)


234/240

Antes de calcular, seleccionaremos un punto paralos grficos de las curvas que ser el punto donde

las cargas actan en el muro del pilote a succin

(19, 20) en el plano y =-1,5 con la ayuda de un

zoom

Como la idea del ejercicio es comparar las

Resultados


235/240

deformaciones que se obtienen en el pilote a

succin bajo el efecto de las diferentes cargas

seguiremos los siguientes pasos:

Seleccionamos la fase 2, damos clic en Output y

luego doble clic en el pilote

Despus damos clic en este botn y

Resultados


236/240

p y

seleccionamos la ubicacin donde esta nuestro

ejemplo, luego el ejemplo y por ltimo la fase 3

(realizamos el mismo procedimiento para la fase

4).


237/240

Minimizamos las 3 ventanas despus de haberle dado doble clic al pilote

en cada una y damos clic en el men Window de la barra de herramientas

Resultados


238/240

y luego en Tile vertically para que se vean simultneamente y poder hacer

las comparaciones:

Para poder comparar las deformaciones

Resultados


239/240

colocamos las 3 ventanas a la misma escala (10),

esto se realiza dando clic en el men Edit y luego

en Scale y ponemos la escala manualmente en

10, realizamos esto en cada una de las 3ventanas de los pilotes

Resultados


240/240

Cimentaciones Diseño Con Plaxis

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