aplicación del metodo de elementos finitos
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7/26/2019 Aplicación Del Metodo de Elementos Finitos
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APLICACIÓN DEL METODO DE ELEMENTOS FINITOS
INTRODUCION
Al diseñar una cortina de tierra y enrocaiento! el in"eniero de#e e$aluar su%actor de se"uridad en relaci&n a la 'osi#ilidad de una %alla catastr&(ca de
la o#ra en con)unto y la 'ro#a#ilidad de ocurrencia de ciertos des'er%ectos*ue reducen su utilidad+ a"rietaiento del cora,&n i'erea#le! %allaestructural de un dentell&n de concreto 'ara liitar los "astos de (ltraci&nen la cientaci&n! e%ecto de las concentraciones es de es%uer,os en la%rontera entre el n-cleo y (ltros. Para esto es necesario anali,ar el estado dees%uer,os y de%oraciones en la estructura. Este an/lisis 'uede e%ectuarsede di%erentes aneras! 'ero solo dos 0todos! 'or su 1e2i#ilidad 'eritena#arcar las $ariadas situaciones a las *ue se en%renta el in"eniero+ el deeleentos (nitos! *ue utili,a conce'tos del c/lculo $ariacional y el de losodelos %3sicos #asada en la teor3a de la siilitud.
El 0todo de los eleentos (nitos 4a sido a'liaente estudiado 'or5ien6e7ic, y C4eun"! se 'resentara -nicaente los conce'tos%undaentales y su a'licaci&n a'resas de tierra y enrocaiento.
PRINCIPIOS 8ASICOS DEL METODO
Para anali,ar 'or este 0todo la estructura de tierra y enrocaiento! estase considera con%orada 'or un con)unto de eleentos discretos o (nitos!#i o tridiensionales! se"-n la naturale,a del 'ro#lea. Los eleentosest/n li"ados entre s3 en sus nudos o c-s'ides y los co'onentes de los
des'la,aientos de un 'unto del eleento se de(nen en %unci&n de losdes'la,aientos de sus nudos. En el llaado 0todo de losdes'la,aientos se su'one *ue una relaci&n atricial entre losdes'la,aientos de los nudos y el de un 'unto del eleento! ti'o
Se a'lica el 'rinci'io de tra#a)o $irtual! ediante el cual se lo"ra relacionarlos des'la,aientos de los nudos con las %uer,as e2teriores su'uestaentea'licadas en estos+ en otros t0rinos se esta#lece 'ara cada eleento laecuaci&n+
Donde 9 es la atri, de ri"ide, del eleento. Suando las a"nitudes delas %uer,as e2teriores corres'ondientes a cada nudo co-n a $arioseleentos e i"ualando la sua con las %uer,as e2teriores a'licadas seo#tiene+
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Donde 9 es la atri, de ri"ide, del con)untode eleentos! se resuel$e este sistea de ecuaciones lineales y conociendo
los $alores de los des'la,aientos nodales se calculan los es%uer,os yde%oraciones en cada uno de los eleentos
E)e'lo
PRESA RE:UENA
Modelo de eleentos (nitos
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Se consider& un co'ortaiento el/stico lineal 'ara los ateriales de lacortina y cientaci&n. En el cuadro de uestran los $alores de los &dulos'ara cada ti'o de aterial.
Se o'to 'or considerar un estado 'lano de es%uer,os en la seccion
trans$ersal edia de la cortina ! las car"as e2teriores a'licadas a 'araetrode a"uas arri#a de la cortina y a la su'er(cie de la cientacion en el $aso!corres'onden a un caso del e#alse lleno
En las ("uras si"uientes se re'resentan los des'la,aientos $erticales y4ori,ontales en el cuer'o y la cientacion de la cortina. Losdes'la,aientos $erticales son su'eriores a los edidos en un odeloelastico. En lo relati$o a los des'la,aientos 4ori,ontales aun cuando en unodelo elastico lineal y 'or elentos (nitos! acusan la tendencia de lacresta a des'la,arse 4acia a"uas arri#a; s enota en los resultados o#tenidosel etodo de elentos (nitos una $ariacion #rusca de los des'la,aientosen la %rontera 'resa cientacion! 'or tanto en esta %rontera los es%uer,osson "randes y 'ueden causar la %alla. Para e$itar esto! toando en cuenta laa"nitud de los es%uer,os norales ycortantes calculados a lo lar"o de esta %ronteraes necesario una resistencia al cortanteinio de la arcilla de+
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En la ("urase re'resentan las direcciones y a"nitudes de los es%uer,os 'rinci'ales! en'articular en nota#le la 'resencia de dos ,onas de tensiones! una en lacorona de la 'resa y otra en al 'ie de las a"uas arri#a. Se 4an o#ser$ado(ltraciones i'ortantes a tra$0s de la cientaci&n cuya causa 'odr3a ser la"eneraci&n de "ritas. Asiiso se o#ser$& *ue con el $aso lleno al"unoscontra%uertes del uro celular no a'oya#a contra las 'aredes de este.Cualitati$aente s e deuestra *ue se "eneran tensiones en la corona dela cortina al llenarse el e#alse.