MODELACIÓN NUMÉRICO-COMPUTACIONAL DEL COMPORTAMIENTO NO LOCAL DE MEDIOS POROSOS PARCIALMENTE SATURADOS A ESCALAS MÚLTIPLE

J.L. MROGINSKI

Resistencia

Conferencia; Seminario de Mecánica Aplicada y Computacional (SEMAC 2013); 2013

Departamento de Mecánica Aplicada y la Secretaría de Extensión de la Facultad de Ingeniería ? UNNE

En el presente trabajo, se propone una teoría no local basada en gradientes termodinámicamente consistente para simular numéricamente el complejo proceso de degradación de la resistencia mecánica en medios porosos cohesivos-friccionales parcialmente saturados. La longitud interna característica en régimen de ablandamiento determina la sensibilidad del ancho de banda de localización en los medios porosos parcialmente saturados con respecto en función del estado tensional y de las condiciones hidráulicas gobernantes. De esta manera, la ubicación del punto de transición entre el modo de falla frágil y el dúctil puede ser identificado en forma realista dependiendo de la presión de confinamiento y nivel de saturación del medio. Por otra parte, el problema de localización de deformaciones plásticas es estudiado mediante el análisis espectral de la condición de bifurcación discontinua en medios poroplásticos no locales basados en gradientes. Para evaluar la dependencia del punto de transición entre las formas de falla dúctil y frágil en término de las condiciones hidráulicas y el estado tensional, se deduce el tensor acústico de localización para ambas condiciones de borde hidráulicas, drenada y no drenada, basado en la teoría de propagación de la ondas en medios continuos. En el presente trabajo se emplean dos modelos materiales para describir el comportamiento mecánico inelástico del suelo arcilloso y del hormigón joven, el Cam Clay modificado y criterio parabólico de Drucker-Prager, respectivamente. En este sentido, se presenta el análisis de localización de cada uno de los modelos materiales adoptados mostrando la influencia de la presión de poros y el grado de no asociatividad del modelo de material en la determinación del punto de transición entre las formas de falla frágil y dúctil. Al estudiar los medios porosos, el efecto no local restringido a las variables internas introduce un nuevo concepto de la longitud interna característica, además se debe considerar la influencia de la fase porosa en el comportamiento constitutivo no local a través de una longitud interna característica nueva con respecto a la fase porosa, es decir, se presentan múltiples longitudes internas. A continuación, con el fin de resolver el problema de valores de borde se propone una nueva formulación de elemento finito para simular numéricamente en forma objetiva el comportamiento de falla difusa y localizada en medios poroplásticos no locales basados en gradientes para, condiciones de saturación total o parcial. El elemento finito propuesto incluye funciones de interpolación con continuidad de primer orden (C1) para el campo de las variables internas, mientras que para los campos cinemáticos y de presión de poro se emplean las funciones de interpolación clásica de continuidad C0. Los resultados numéricos de este trabajo permiten demostrar la capacidad de esta formulación de elemento finito para capturar los modos de falla difusos y localizados, en función de la presión de confinamiento y en el grado de saturación del medio poroso.