Tesis:
Carga de hundimiento de cimentaciones en macizos rocosos anisótropos
- Autor: ANDRÉS HERNÁNDEZ, José Luis de
- Título: Carga de hundimiento de cimentaciones en macizos rocosos anisótropos
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
- Departamentos: INGENIERIA Y MORFOLOGIA DEL TERRENO
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/78131/
- Director/a 1º: GALINDO AIRES, Rubén
- Director/a 2º: MILLÁN MUÑOZ, Miguel Ángel
- Resumen: La presente tesis de investigación tiene como finalidad el estudio de la carga de hundimiento de cimentaciones en macizos rocosos anisótropos.
En los macizos rocosos homogéneos e isótropos, es decir, los macizos rocosos que presentan las mismas propiedades mecánicas en todas las direcciones, es de aplicación el criterio de rotura no lineal de Hoek & Brown. Sin embargo, muchos macizos rocosos tienen un marcado carácter anisótropo debido a la presencia de una familia de discontinuidades que requieren un análisis específico de las aplicaciones.
Así, primeramente, se define una ley de resistencia de juntas que defina adecuadamente el comportamiento de las discontinuidades de la familia del macizo rocoso. Este aspecto es fundamental, ya que al ser un macizo que no puede ser considerado como homogéneo e isótropo, no puede emplearse un criterio de rotura general del macizo y es necesario introducir en el análisis el comportamiento individualizado de las juntas que generan dicha anisotropía e integrarlo con el macizo rocoso.
A continuación, se obtiene la solución analítica de la capacidad portante de cimentaciones en roca en medios anisótropos considerando un criterio general de Hoek y Brown modificado para el macizo rocoso y uno lineal para las discontinuidades. Estas soluciones están limitadas a las configuraciones abordables matemáticamente.
Por su parte, la modelización numérica de la capacidad portante de cimentaciones sobre macizos rocosos con un alto grado de anisotropía necesita representar, en la mayoría de los casos, un gran número de discontinuidades, lo que hace que el análisis numérico sea difícil y, en la mayoría de los casos, inabordable.
En esta investigación se presenta un procedimiento numérico simplificado mediante el uso del método de Optimización del Diseño de Discontinuidad (DLO) que resulta apropiado al estudiar la capacidad portante límite de cimentaciones que involucran la formación de líneas de deslizamiento y cuñas de rotura.
Se propone un procedimiento simplificado de discontinuidad única manteniendo la precisión del modelo completo. La discontinuidad aislada está ubicada en una determinada posición que se estudia para que pueda representar a toda la familia de discontinuidades, de manera que se obtenga la misma presión de hundimiento y cuña de rotura en el macizo rocoso anisótropo.
Los modelos DLO que utilizan el procedimiento propuesto pueden representar los diferentes mecanismos de rotura posibles que pueden ocurrir en el macizo rocoso. Además, la metodología propuesta de cálculo de la capacidad de carga última en medio anisótropo es validada con la solución analítica deducida en casos simplificados.
ABSTRACT
The purpose of this dissertation thesis is to study the bearing capacity of foundations in anisotropic rock masses.
In homogeneous and isotropic rock masses, that is, rock masses that present the same mechanical properties in all directions, the Hoek & Brown failure criterion (non-linear) is used. However, many rock masses have a marked anisotropic character due to the presence of a family of discontinuities that require specific analysis for civil engineering applications.
Thus, firstly, a resistance law for discontinuities is defined to evaluate the behavior of the discontinuity family of the rock mass. This aspect is fundamental, since being a rock mass that cannot be considered as homogeneous and isotropic, a criterion of general failure of the rock mass cannot be used and it is necessary to introduce into the analysis the individualized behavior of the joints that generate this anisotropy.
Then, the analytical solution of the bearing capacity of rock foundations in anisotropic media is obtained considering a general criterion of Hoek and Brown modified for the rock mass and a linear criterion for the discontinuities. These solutions are limited to mathematically integrable configurations.
For its part, the numerical modeling of the bearing capacity of foundations on rock masses with a high degree of anisotropy needs to represent, in most cases, a large number of discontinuities, which makes numerical analysis difficult and inaccessible in most of the cases.
In this research, a simplified numerical procedure is presented through the use of the Discontinuity Layout Optimization method (DLO), which is appropriate when studying the limit bearing capacity of foundations that involve the generation of slip lines and failure wedges.
A simplified procedure with a single discontinuity that maintains the accuracy of the complete model is proposed. The isolated discontinuity is located in a studied position in order that it can represent the entire family of discontinuities, thus the same bearing capacity and failure wedge are obtained in the anisotropic rock mass.
DLO models using the proposed procedure can represent the different possible failure mechanisms that can occur in the rock mass. In addition, the proposed methodology for calculating the ultimate load capacity in an anisotropic medium is validated with the analytical solution derived in simplified cases.