3D Numerical Modeling applied to analysis of piled foundations

Modelado numérico 3D aplicado al análisis de fundaciones con pilotes

El uso de modelos numéricos viene siendo cada vez más difundido y utilizado por investigadores y profesionales en el campo geotécnico. Las herramientas numéricas cuentan con precisión y velocidad en los análisis de alta complejidad. Los modelos numéricos más comunes se basan en el método de los elementos de contorno, de las diferencias finitas y de los elementos finitos. Siendo imprescindible para la validación del modelo numérico, la realización de pruebas de comparación con resultados de la literatura, pruebas de convergencia y calibración con parámetros experimentales. El modelado numérico por elementos finitos es una herramienta que permite simular las condiciones reales, desde que sean respetadas las etapas para la implementación del modelo numérico.

INTRODUCCIÓN

Las cimentaciones se diseñan para transmitir la carga de un edificio al suelo de forma segura y económica, garantizando así la fiabilidad y el fácil mantenimiento de la estructura (1. Según 2, en los últimos años se ha ejecutado un número creciente de estructuras (especialmente edificios de gran altura) sobre sistemas combinados de cimentación del tipo balsa pilotada. Los proyectos de balsas pilotadas deben tener en cuenta varios factores: el cálculo de la rigidez de los pilotes, la disposición de los mismos, el espesor de la balsa, el tipo de refuerzo y los cálculos aplicables a la estimación del desplazamiento en las balsas 2-4.

5 sugieren utilizar el "concepto de balsa pilotada", que implica considerar los pilotes que "cooperan" con las balsas en lugar de considerarlos como una "alternativa" a las mismas. Por lo tanto, las balsas piloteadas se consideran un elemento de cimentación con múltiples interfaces, entre las que se interrelacionan los pilotes bajo la balsa. Según 1, la mayoría de los trabajos sobre cimentaciones en balsas pilotadas se han centrado en la capacidad o el comportamiento de la carga frente al desplazamiento, y pocos se han dedicado a examinar la influencia de los factores que rigen los análisis mediante herramientas numéricas y sus parámetros en las interacciones dentro del sistema y, como consecuencia, en el mecanismo de reparto de cargas.

Los métodos para analizar el comportamiento de las balsas pilotadas son complejos debido al gran número de factores que intervienen en la interacción balsa-suelo-pilote 6-8. En consecuencia, se ha convertido en una práctica habitual el uso de herramientas informáticas que permiten la simulación numérica de cimentaciones complejas de balsas pilotadas. Los métodos clave son: Método de los elementos finitos (MEF), Método de los elementos de contorno (MEB), Método de las capas finitas (MLC), Método de las diferencias finitas (MDF) o una combinación de dos o más de estos métodos.