1. GEOTECNIA
ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL
NOMBRE: Ing. Carmen Esparza Villalba
FECHA: ABRIL – AGOSTO 2009
Ejercicios de Aplicación con Plaxis Clase No. 13
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2. EJERCICIO DE APLICACIÓN
(Plaxis 3D Foundation)
Se tiene un pilote cuyo φ = 0.4 m y 10 m de longitud que se
encuentra cargada axialmente mediante una carga de 800 kN.
El suelo esta constituido
por arenas densas y
arcillas. El nivel de agua
se encuentra a poca
distancia del pie del
pilote.
Para evitar influencia en
los limites establecidos,
estos serán extendidos,
10 m por debajo y 10 m a
todos los lados.
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3. Geometría
• Abra Imput program y seleccione New proyect de Create/Open project.
Ing. Carmen Esparza V. 3

4. Geometría
• Introduzca un nombre apropiado al proyecto y guarde los ajustes por
defecto.
• En la tabla de dimensiones guarde las unidades estándares y entre las
dimensiones Xmin = -10, Xmax = 10, Zmin = -10 y Zmax = 10. En Grid,
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Spacing = 1m y Number of intervals = 2.

5. Geometría
• Abra la ventana de Work planes, inserte 4 planos de trabajo.
• Mantenga el valor por defecto y = 0.0 m. Asigne valores para y = 10.0 m,
19.4 m, 20.0 m y 20.6 m para los planos de trabajo agregados, para lo cual
de un click en los niveles de los planos de trabajo.
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Ing. Carmen Esparza V.

6. Geometría
• Seleccione el plano de trabajo y = 20.6 m. Seleccione Pile de la barra de
herramientas. Seleccione Massive Circular pile de Pile type.
• Seleccione un φ = 0.4 m.
• Mantenga el ángulo para cada
sección del pilote en 60°.
• Click en OK para cerrar el
diseñador de la pila.
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7. Geometría
• El cursor forma la geometría del pilote, busque el punto (0,0) y de un click
en el. Esto coloca el pilote en la plano de trabajo activo.
• Cambie el plano de trabajo a y = 20.0 de un click en (0,0) para agregar el
pilote entre este plano y el plano de trabajo debajo de el.
Ing. Carmen Esparza V. 7

8. Geometría
• De la misma manera agregue el pilote en y = 19.4.
• Click derecho para terminar de agregar el pilote a la geometría.
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9. Geometría
Durante la prueba de carga del pilote se realiza una excavación pequeña para el
encapsulamiento del pilote, para lo cual se debe dibujar primero un cluster
• De un zoom en la barra de herramientas. De un click en (-2.0, -2.0) y
mantenga aplastado el ratón hasta el punto (2.0, 2.0).
Ing. Carmen Esparza V. 9

10. Geometría
• Seleccione Geometry line de la barra de herramienta.
• Click derecho para terminar de agregar el pilote a la geometría.
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11. Geometría
• Seleccione Geometry line de la barra de herramienta.
• Dibuje un cluster cuadrado alrededor del pilote en las coordenadas (-1.0, -
1.0), (-1.0, 1.0), (1.0, 1.0), (1.0, -1.0) y (-1.0, -1.0) para cerrar el cluster de
click derecho para terminar.
Ing. Carmen Esparza V. 11

12. Geometría
Carga.
Para simular la prueba de carga, se agrega una carga puntual encima de la
pila para lo cual siga los siguientes pasos.
• Cambie el plano de trabajo a y = 20.0 m
• Agregue una línea adicional en (0.0, 0.0) a (-1.0, 0.0).
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13. Geometría
• Seleccione de la barra de herramientas la carga puntual y agregue en el
centro de la pila (0.0, 0.0).
Ing. Carmen Esparza V. 13

14. Geometría
Características de la perforación y de los materiales.
Para definir las capas de suelo, es necesario realizar una perforación en la
cual se asignan las características del suelo.
• Click en Borehole de la barra de herramientas y agregue uno en la
coordenada (-5.0, 0.0).
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15. Geometría
Ing. Carmen Esparza V. 15

16. Geometría
• El suelo consiste de 4 capas, por lo tanto es necesario agregar 3 limites
adicionales en la capa. Seleccione la capa (y=0) y teclee para agregar 3
16
limites adicionales.

17. Geometría
• De un click en la columna y del limite de capa superior. Incorpore el valor
de 20.6 para el limite de la capa.
• De la misma manara cambie las otras capas con los valores de 14.30 m,
12.30 m, 9.6 m y 0.0.
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• Asigne el valor de 9.6 m para el nivel de agua.

18. Geometría
• De un click en el botón de materiales e incorpore para las capas de suelo
de suelo según el enunciado.
• De un click en New del sistema de materiales.
Ing. Carmen Esparza V. 18

19. Geometría
• Asigne las características de los materiales a las 4 capas de suelo de
acuerdo a la tabla de materiales que se adjunta en la diapositiva posterior.
19

20. Geometría
Ing. Carmen Esparza V. 20

21. Geometría
21

22. Geometría
Ing. Carmen Esparza V. 22

23. Geometría
23

24. Geometría
Tabla de características de los materiales presentes en el ejercicio propuesto
Arena arcilla Arena densa Arena arcilla Arena densa Pilote
(café) (roja)
24

25. Geometría
• Para asignar las características de los materiales a la perforación, debe de
seleccionar del sistema de materiales el suelo de interés y arrastrar con el
ratón hasta la perforación.
Ing. Carmen Esparza V. 25

26. Geometría
• Cuando un elemento del pilote esta incluido en el modelo de geometría,
en este caso se realiza un refinamiento local alrededor del pilote.
• Cuando un elemento del pilote esta incluido en el modelo de geometría,
en este caso se realiza un refinamiento local alrededor del pilote.
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27. Geometría
• De un click en actualizar en la ventana de programa Output.
Ing. Carmen Esparza V. 27

28. Geometría
• Seleccione el cluster alrededor del pilote que representa la excavación. Del
menú seleccione Mesh y elija Refine cluster.
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29. Geometría
• De un click en actualizar en la ventana de programa Output.
29

30. Geometría
• Nuevamente seleccione el cluster alrededor del pilote y en Mesh elija
Refine cluster.
• Ahora de un Click en 3D mesh, esto representa la generación del
acoplamiento tridimensional en el programa de salida.
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31. Geometría
• De un click en actualizar en la ventana de programa Output.
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32. Definición de la etapas de Cálculo
• De un click en Calculation para proceder al modo de cálculo.
Ing. Carmen Esparza V. 32

33. Definición de la etapas de Cálculo
• Guarde el archivo con un nombre conveniente.
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34. Definición de la etapas de Cálculo
34

35. Definición de la etapas de Cálculo
Para la etapa de cálculos se considera 3 etapas de cálculos: condiciones
iníciales de generación, construcción del pilote y la aplicación de la carga al
pilote.
Adicione 2 etapas de cálculo del menú de herramientas.
Ing. Carmen Esparza V. 35

36. Definición de la etapas de Cálculo
Cheque en las etapas de cálculo que los parámetros se presenten las
siguientes condiciones. Deje los ajustes para Iterative proceduce en los
36
valores por defecto.

37. Definición de la etapas de Cálculo
En la etapa de cálculo inicial, esta se considera automáticamente.
• Para Phase 1 (construcción del pilote). Seleccione el plano de trabajo y =
20 m .
• Click en el cluster que representa la pila. Puede ser necesario realizar un
zoom in para enfocar correctamente el pilote.
Ing. Carmen Esparza V. 37

38. Definición de la etapas de Cálculo
• Cuando este seleccionado el cluster de la pila se activa una ventana donde
se indica Soil above y Soil below como opciones posibles.
• Click en Soil above, (Water above, Water below pueden ser opcionales
para dejarlas activadas) y deseleccione la señal de marca para quitar el
suelo sobre el plano activo. 38

39. Definición de la etapas de Cálculo
• Click en Soil below y click en Change para
cambiar el material fijado al cluster de suelo. La
ventana de materiales se activa, seleccione el
material de la pila y de un click en OK.
• Click en OK para cerrar. 39

40. Definición de la etapas de Cálculo
• Seleccione el cluster alrededor del pilote que será excavado durante la
construccion del pilote. Para simular la excavación desactive Soil above y
Soil below en la ventana selecta.
• Click en OK para retornar a la ventana de entrada.
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41. Definición de la etapas de Cálculo
Al pilote ahora se le ha asignado las características solamente entre el plano
de trabajo y = 20.0 m y el primer plano de trabajo debajo de el y = 19.4 m.
Hay que asignar las características al resto del pilote.
• Seleccione el plano de trabajo y = 19.4 m.
Ing. Carmen Esparza V. 41

42. Definición de la etapas de Cálculo
• Click en el cluster que representa la pila.
42

43. Definición de la etapas de Cálculo
• Click en Soil above y click en Change para cambiar el material fijado al
cluster de suelo, seleccione el material de la pila y de un click en OK.
• Click en OK para cerrar.
Ing. Carmen Esparza V. 43

44. Definición de la etapas de Cálculo
• Click en Soil below y click en Change para cambiar el material fijado al
cluster de suelo, seleccione el material de la pila y de un click en OK.
• Desactive Water above y click en OK para cerrar. 44

45. Definición de la etapas de Cálculo
La primera fase de cálculo ha sido asignada ahora se definirá la segunda fase
de cálculo.
• Seleccione Phase 2 y el plano de trabajo y = 20.0 m.
45

46. Definición de la etapas de Cálculo
• De un doble click en el punto de la carga puntual para activarla y cambie la
fuerza y = -1 por y = -800 kN.
46
• Click en Ok para cerrar la ventana

47. Definición de la etapas de Cálculo
• El cluster del pilote como el cluster alrededor de el deben mantener las
características de Phase 1 , antes de proceder al cálculo.
Terminada la definición de las fases de calculo, es necesario antes de realizar el
calculo seleccionar el nodo en la cima del pilote para poder trazar la curva de
Carga-desplazamiento.
• Click en Select point for curve para abrir la ventana de salida de programa.
47

48. Definición de la etapas de Cálculo
• En y = 20.0 seleccione el nodo de arriba del pilote de ser necesario realice
un zoom in en el área alrededor del pilote, de un click y luego cierre el
programa de salida.
Ing. Carmen Esparza V. 48

49. Definición de la etapas de Cálculo
49

50. Cálculos
La geometría y las etapas de cálculo esta ahora definidas, por lo tanto se puede
proceder al cálculo.
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51. Cálculos
Si se desea se puede cambiar los nombres de las fases de cálculo antes de
proceder a la corrida de los cálculos.
51

52. Resultados de Salida
Después de los cálculos los resultados pueden ser vistos seleccionando la etapa
de cálculo y presionando el botón Output (salida). El botón de salida reemplaza
al botón de cálculo después de que el cálculo ha terminado.
• Seleccione la fase final de cálculo y el botón de salida.
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53. Resultados de salida
• El programa de salida demostrara el acoplamiento deformado en el
extremo de la prueba de carga.
Ing. Carmen Esparza V. 53

54. Resultados de salida
• Las tensiones y
deformaciones
pueden ser vistas
dando un click en
una de las lengüetas.
Por ejemplo en el
plano de trabajo
y=10 para investigar
las tensiones en el
extremo del pilote.
54

55. Resultados de salida
• Para investigar deformaciones seleccione Cross section. Seleccione Total
displacements de Deformations.
55

56. Resultados de salida
• Para investigar deformaciones seleccione Cross section. Seleccione Vertical
displacements de Deformations.
Ing. Carmen Esparza V. 56

57. Resultados de salida
• Para la prueba de carga una curva carga- deformación se puede trazar en las
curvas del programa.
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58. Resultados de salida
• Seleccione el proyecto de Pilote cargado axialmente.
58

59. Resultados de salida
59

60. Resultados de salida
60

61. EJERCICIO DE APLICACIÓN
(Plaxis 7.2)
Este proyecto se refiere a la construcción de una excavación cercana a
un rio. La excavación tiene 30 m de ancho y 20 m de profundidad.
61

62. EJERCICIO DE APLICACIÓN
(Plaxis 7.2)
Los lados de la excavación son apoyadas por paredes delgadas de diafragma
del 30 m (pantalla) apoyadas por puntales horizontales cada 5 m.
Los 20 m superior del subsuelo consisten en las capas suaves del suelo, que se
modelan como solo capa homogénea de la arcilla. Por debajo de esta capa de
la arcilla hay una capa más densa de la arena, que se extiende a una
profundidad grande.
El problema se analizará tomando 40 m de fondo debajo de la superficie de
tierra. Puesto que la geometría es simétrica, sólo una mitad (el lado izquierdo)
se considera en análisis. El proceso de la excavación se simula en dos etapas
separadas de la excavación.
La pared del diafragma se modela por medio de una placa. La interacción
entre la pared y el suelo se modela en ambos lados
Ing. Carmen Esparza V. 62

63. Geometría
• Abra el Imput program y seleccione New proyect de Create/Open project.
63

64. Geometría
• Introduzca un nombre apropiado
al proyecto y guarde los ajustes
por defecto.
• En la tabla de dimensiones
guarde las unidades estándares y
entre las dimensiones Left = 0.0,
Right = 45, Bottom = 0.0 y Top =
40. En Grid, Spacing = 1m y
Number of intervals = 1.
64

65. Geometría
• Seleccione Geometry line de la barra de herramienta.
• Mueva el cursor al origen (0.0, 0.0) de un click y mueva el cursor a los
puntos de coordenadas (45.0, 0.0), (45.0, 40.0), (0.0, 40.0) y (0.0, 0.0) de
click derecho para terminar.
65

66. Geometría
• Para subdividir las capas de suelo seleccione Geometry line y de un click
en los puntos de coordenadas (0.0, 20.0) y mueva el cursor al punto (45.0,
20.0).
66

67. Geometría
• Para la pantalla seleccione Beam y de un click en los puntos de
coordenadas (30.0, 40.0) y mueva el cursor al punto (30.0, 10.0).
67

68. Geometría
• Para la separación de las etapas de excavación seleccione Geometry line y
de un click en los puntos de coordenadas (30.0, 30.0) y mueva el cursor al
punto (45.0, 20.0).
68

69. Geometría
• Interfaces; seleccione • Mueva el cursor al
Interfase del menú de punto (30.0, 40.0),
herramientas y de un fecha arriba, se
click en el punto de genera un interfaz al
coordenadas (30.0, lado derecho de
40.0), mueva el cursor pantalla.
al punto (30.0, 10.0).
Según la posición hacia
abajo se genera una
interfaz en el lado
izquierdo de la
pantalla.
69

70. Geometría
• Puntal; seleccione
Fixed-end anchor del
menú de herramientas.
Mueva el cursor al
punto de coordenadas
(30.0, 39.0), de un click
izquierdo. En el menu
de propiedades ingrese
15 m como longitud
equivalente.
70

71. Geometría
• Fijaciones estándares: Plaxis impone de forma
Para crear las automática al modelo
condiciones de limite, geométrico un conjunto
seleccione Standard de condiciones de
fixities del menú de contorno generales
herramientas.
71

72. Geometría
• De un click en el botón de materiales e incorpore para
las capas de suelo de suelo según el enunciado.
• De un click en New del sistema de materiales. 72

73. Geometría
• Asigne las características de los materiales a las 2
capas de suelo de acuerdo a la tabla de materiales
que se adjunta en la diapositiva posterior. 73

74. Geometría
Ing. Carmen Esparza V. 74

75. Geometría
75

76. Geometría
Tabla de características de los materiales presentes en el ejercicio propuesto
Arcilla Arena
76

77. Geometría
• Sin cerrar la tabla de materiales, seleccione la capa de
arena y arrastre con el ratón hasta cluster de la
geometría en la parte de abajo. Proceda de igual
manera para la capa de arcilla. 77

78. Geometría
• En el sistema de materiales, seleccione en el tipo de parámetro Beams,
luego New. Asigne las características para la pantalla de acuerdo a la tabla
78
de materiales de la diapositiva siguiente.

79. Geometría
• Sin cerrar la tabla de materiales, seleccione la
Ing. Carmen Esparza V. y arrastre con el ratón hasta la geometría.
Pantalla 79

80. Geometría
• En el sistema de materiales, seleccione Anchors, y de igual forma que en
los otros materiales asigne las características del material.
80

81. Generación del acoplamiento
Se utilizaran algunos procedimientos de refinamiento del acoplamiento,
adicionales al refinamiento directo global.
• De un click en Generate mesh.
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82. Generación del acoplamiento
• En la ventana de programa de salida se indica el primer refinamiento, de
82
click en Update.

83. Generación del acoplamiento
• Seleccione Mesh de la barra de herramientas y elija Global coarseness, en
83
la ventana cambie la opción coarse por medium.

84. Generación del acoplamiento
84

85. Generación del acoplamiento
• Seleccione Mesh de la barra de herramientas y elija Refine global, en la
85
nueva ventana de click en Update.

86. Generación del acoplamiento
La puntos inferiores de
los elementos
estucturales pueden
causar grades
desplazamiento. Por lo
tanto es bueno hacer
esas áreas mas finas.
• Seleccione Mesh de la barra de herramientas y elija Refine line, en la nueva
86
ventana de click en Update.

87. Geometría
Condiciones Iniciales
• Seleccione Initial conditions, acepte el valor por defecto para el peso de
agua en la nueva ventana. 87

88. Geometría
Condiciones Iniciales
Las condiciones de agua
subterránea se activan
en el cual el NF se activa
inmediatamente.
• Seleccione el punto de coordenadas (0.0 , 38.0) y mueva el cursor hasta el
punto (45.0, 38.0) click derecho para terminar. 88

89. Geometría
Condiciones Iniciales
• Seleccione generación de presiones de agua. En la nueva ventana acepte
Phreatic line, OK para cerrar la ventana. 89

90. Geometría
Después de generar
las presiones de
agua el resultado se
exhibe en la
ventana del
programa de salida.
Ing. Carmen Esparza V. 90

91. Geometría
• Acepte los valores prefijados del multiplicador de peso y de K0.
91

92. Geometría
Condiciones Iníciales
Ahora hay que proceder
a la configuración de la
geometría. Click en el
interruptor de la barra de
herramientas.
• Seleccione generación de tensiones iníciales.
92

93. Geometría
Después de generar
las tensiones
iníciales efectivas el
resultado se exhibe
en la ventana del
programa de salida.
Ing. Carmen Esparza V. 93

94. Cálculos
• De un click en Calculate proceder al modo de cálculo.
• Guarde el archivo con un nombre conveniente.
94

95. Cálculos
En la práctica, la construcción de una excavación es un proceso que puede
consistir de varias etapas. Primero, la pared está instalada a la profundidad
deseada. Entonces una cierta excavación se lleva acabo para crear el espacio
para instalar un ancla o un puntal. Entonces el suelo se quita gradualmente
hasta la profundidad final de la excavación. Se toman medidas especiales
como, generalmente llevar el agua fuera de la excavación. Los apoyos
también pueden proporcionar una ayuda de apoyo para la excavación.
Ing. Carmen Esparza V. 95

96. Cálculos
• Además de la fase inicial, la primera fase del cálculo también ha sido
creada automáticamente.
• Mantenga los valores por defecto en la ventana de general. En
parámetros, active Staged construction y luego seleccione Define
96

97. Cálculos
• Active la pantalla si esta no se encuentra activa. (esta toma un color azul).
97

98. Cálculos
• Agregue una nueva fase de cálculo, mantenga los valores por defecto en la
ventana de general. En parámetros, active Staged construction y luego
seleccione Define
98

99. Cálculos
• De un click en la primera excavación para quitar el suelo.
99

100. Cálculos
• Agregue una nueva fase de cálculo, mantenga los valores por defecto en la
ventana de general. En parámetros, active Staged construction y luego
seleccione Define
Ing. Carmen Esparza V. 100

101. Cálculos
• De un click en el punta para activarlo. 101

102. Cálculos
• Agregue una nueva fase de cálculo, mantenga los valores por defecto en la
ventana de general. En parámetros, active Staged construction y luego
seleccione Define
102

103. Cálculos
• De un click en la segunda etapa de excavación para quitar el suelo.
103

104. Cálculos
Terminada la definición de las fases de calculo, es necesario antes de realizar el
cálculo seleccionar los nodos o tensiones para generación de curvas carga
desplazamiento o diagrama de tensiones.
• Click en Select point for curves para abrir la ventana de salida de programa.
104

105. Cálculos
• Seleccione el nodo de la pared (30.0, 30.0)
105

106. Cálculos
La geometría y las etapas de cálculo estan ahora definidas, por lo tanto se
puede proceder al cálculo.
106

107. Cálculos
Ing. Carmen Esparza V. 107

108. Resultados de salida
Después de los cálculos los resultados pueden ser vistos seleccionando la etapa
de cálculo y presionando el botón Output (salida). El botón de salida reemplaza
al botón de cálculo después de que el cálculo ha terminado.
108

109. Resultados de salida
109

110. Resultados de salida
110

111. Resultados de salida
Ing. Carmen Esparza V. 111

112. Resultados de salida
112

113. Resultados de salida
Ing. Carmen Esparza V. 113

114. Resultados de salida
114

115. Resultados de salida
115

116. Resultados de salida
Ing. Carmen Esparza V. 116

117. Resultados de salida
Ing. Carmen Esparza V. 117

118. Resultados de salida
• Para trazar las curvas del análisis de este proyecto, selecciones. Curves
program
118

119. Resultados de salida
• Seleccione New project y busque el archivo.
119

120. Resultados de salida
Ing. Carmen Esparza V. 120

121. Resultados de salida
121

122. Resultados de salida
122

123. Resultados de salida
Ing. Carmen Esparza V. 123

124. Resultados de salida
124