Simulación numérica de la prueba triaxial cíclica. Caso de estudio: arcillas del ex lago de Texcoco

Abstract

The Cyclic triaxial tests are an excellent alternative to determine mechanic soil properties. However, the equipment and tests are costly. In Mexico, very few laboratories have this cyclical triaxial equipment, and in the case of land routes, they allow us to test the materials that make up the pavements. The cyclical triaxial tests, among other utilities in Civil Engineering, are used to measure the resilient modulus of the subgrade soil and the other layers of the pavements and evaluate the non-linear elastic behavior of the soils. These tests are carried out over a range of vertical strain and confining pressures, obtaining different elastic module as a function of the strain until reaching a constant elastic modulus which we call the resilient modulus. In this thesis, laboratory results obtained from a clay soil sample from the old Lake of Texcoco of high compressibility are taken as the starting point, to perform a numerical triaxial test with the Plaxis® software based on finite elements, proving that in the practice is carried out only in the laboratory. The simulation developed represents the effect of cyclical loads on the subgrade layer and based on the AASHTO standard, to obtain the behavior of the soil due to the influence of the mechanistic component. The simulation made it possible to calculate the resilient modules corresponding to the application of these loads in a numerical way using the Hardening Soil model as it is the most suitable for pavement construction processes.

Las pruebas triaxiales cíclicas son una excelente alternativa para determinar las propiedades mecánicas del suelo, sin embargo, el equipo y las pruebas son costosos. En México, muy pocos laboratorios cuentan con estos equipos triaxiales cíclicos y que para el caso de las vías terrestres nos permiten probar los materiales que conforman los pavimentos. Las pruebas triaxiales cíclicas entre otras utilidades en la Ingeniería Civil se usan para medir el módulo resiliente del suelo de la subrasante y de las demás capas de los pavimentos y nos permiten evaluar el comportamiento elástico no lineal de los suelos. Estos ensayos se realizan sobre un rango de esfuerzos verticales y presiones confinadas, obteniendo diferentes módulos elásticos en función de los esfuerzos hasta alcanzar un módulo elástico constante al que nombramos módulo resiliente. En esta tesis, se toman resultados de laboratorio obtenidos de una muestra de suelo arcilloso del antiguo Lago de Texcoco de alta compresibilidad como el punto de partida, para realizar una prueba triaxial numérica con el software Plaxis® basado en elementos finitos, prueba que en la práctica se lleva a cabo únicamente en laboratorio. La simulación desarrollada representa el efecto de las cargas cíclicas sobre la capa de la subrasante y con base en la norma AASHTO, para obtener el comportamiento del suelo por la influencia de la componente mecanicista. La simulación permitió calcular los módulos resilientes correspondientes a la aplicación de estas cargas de una forma numérica usando el modelo Hardening Soil por ser el más adecuado a los procesos constructivos de los pavimentos.