Simulación del hincado de un pilote individual en un suelo granular por el Método Acoplado Euleriano - Lagrangiano

Abstract

El hincado de pilotes es un método de instalación de pilotes en el cual, por medio de martillos o impulsoras vibratorias, estos son introducidos dentro del suelo mediante golpes o vibrado, hasta llegar a un estrato del suelo lo suficientemente resistente ante las cargas de la edificación que soporta. El principal problema que se percibe en el proceso de hincado de pilotes es la presencia de deformaciones grandes en el suelo. Estas ocurren cuando se obtienen deformaciones unitarias mayores al 10% en el suelo. Asimismo, al realizar simulaciones numéricas, estas se perciben cuando la geometría del modelo cambia en su totalidad. Las deformaciones grandes causan distorsiones en la discretización elegida para el elemento suelo. Por tanto, es necesario emplear un método numérico que permita solucionar dicho problema. Investigaciones numéricas empleando el Método de Elementos Finitos (MEF) han demostrado ser una fuente confiable para simular problemas geotécnicos en los que se perciben deformaciones grandes. Simulaciones empleando los MEF, apoyados por la formulación acoplada Euleriana-Lagrangiana (CEL), permiten obtener resultados similares a los obtenidos de pruebas experimentales. La formulación CEL hace uso de las ventajas de las formulaciones Lagrangiana y Euleriana para evitar problemas de distorsión de la discretización. En el presente trabajo se simuló el comportamiento del suelo ante el hincado de un pilote. Se empleó el modelo constitutivo de Mohr-Coulomb para describir a un suelo granular, mientras que el pilote fue descrito como un elemento elástico. Ambos elementos fueron acoplados mediante la formulación CEL, en donde se empleó la fricción de la penalidad para describir la interacción suelo-pilote. Con esto, se buscó representar de manera óptima el proceso de instalación del pilote. Con esto, se obtuvo las resistencias unitarias de fricción y en la punta en el pilote individual, así como se cuantificó los esfuerzos y deformaciones que sufre el suelo granular al ser sometido al hincado de un pilote. Posteriormente, se comparó los resultados obtenidos mediante las simulaciones numéricas con resultados analíticos propuestos por diversos autores.