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Modelo Cam Clay

Wednesday 3 August 2011, by Esteban Saez, PhD

El presente ejemplo describe el empleo del modelo Cam-Clay en Hidro-Mecánica.

Se modela una trayectoria de compresión isotrópica (drenada), seguida de una trayectoria triaxial no drenada. Desde el punto de vista de la modelación con Code_Aster, el ensayo consta de tres etapas:

  • Inicialización de los efuerzos a p'=100 \times 10^3 Pa (material elástico)
  • Aplicación de un confinamiento isotrópico en condición drenada hasta alcanzar p'=600 kPa (material Cam-Clay)
  • Aplicación de un ensayo triaxial no-drenado imponiendo una deformación vertical de \varepsilon_z=5 \times 10^{-2} (material Cam-Clay)

La incialización ocurre entre t=0 y t=1 , la aplicación del confinamiento isotrópico entre t=1 y t=6 y el ensayo triaxial entre t=6 y t=20 . Estos tiempos sólo tienen un sentido cronológico, ya que se trata de un ensayo estático.

Emplearemos la malla descrita en el tutorial cubo 3D. Los detalles de la construcción del modelo se encuentran en el archivo adjunto.

Resultados

La figura siguiente muestra la animación de deformaciones en la fase triaxial empleando colores proporcionales a la deformación vertical:

Para verificar los resultados en forma más cuantitativa, se procedió a extraer los resultados en el grupo de nodos A de acuerdo a lo definido en la malla:

Los gráficos de la figura anterior reflejan fielmente la trayectoria de carga impuesta:

  1. La primera fase corresponde a un ensayo istrópico (drenado), de forma que el corte es nulo, así como la generación de la presión de poros. En el plano q-p' esta parte de la carga corresponde a una recta horizontal coincidente con el eje p' . En el plano, \varepsilon_v - \log p' , esta porción de la trayectoria es rectilínea, de pendiente proporcional al valor de \lambda empleado.
  2. En la segunda fase aparece un desviador q y una evolución de la presión de poros u_w . Ya que la presión aumenta durante la carga, los parámetros empleados corresponden a un suelo de tipo contractivo. En el plano q-p' , se pone de manifiesto la generación de presión de poros. Finalmente, en el plano \varepsilon_v - \log p' se observa una trayectoria horizontal, coincidente con una carga no drenada.

Las curvas anteriores reflejan el estado de deformaciones totales del material, incluida la fase de consolidación como la de corte triaxial. En efecto, se empleó la opción TYPE_CHARGE=’DIDI’ en la fase trixial para que las condiciones de borde de Dirichlet impuestas ( \varepsilon_z=5 \times 10^{-2} ), fueran impuestas en términos relativos al estado inicial a esta fase del cálculo, es decir, relativas al paso final de la fase de consolidación isotrópica. Luego, los valores de las curvas corresponden a la "suma" de la fase isotrópica + la de corte triaxial.

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