Optimización de la Altura de Relleno Sobre una Alcantarilla Circular TMC Empleando el Método de Elementos Finitos: Optimization of Backfill Height Over a CMP Circular Culvert Using the Finite Element Method

Optimization of Backfill Height Over a CMP Circular Culvert Using the Finite Element Method

Resumen

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo desarrollar una optimización de la altura de relleno sobre una alcantarilla circular de tubería metálica corrugada (TMC) empleando modelos de elementos finitos tridimensionales (3D), considerando la interacción suelo-estructura y el comportamiento no lineal del suelo in situ y el relleno. El modelo numérico fue validado comparando la salida del modelo con los resultados de una prueba a escala real realizado por Mai et al. (2014) en Queen's University, Ontario, Canadá.  Luego, se utilizaron modelos 3D de elementos finitos para estudiar el comportamiento de la tubería circular TMC durante el proceso de relleno y bajo un camión de carga HL-93, para ello se consideró dos modelos constitutivos no lineales de suelo comúnmente utilizados, el modelo de Mohr-Coulomb (MC) y el modelo Hardening Soil (HS). En cuanto a los resultados obtenidos de la altura de relleno final sobre la tubería circular TMC analizado fueron: se obtuvo una altura de relleno final de 25 cm, con una carga viva vehicular superficial de 740.18 kN/m2, donde se observó que el ratio de la resistencia de la costura de la tubería se ubicó en un rango de diseño óptimo, por lo que fue posible optimizar la altura de relleno mínimo sobre la corona recomendada por los códigos del AASHTO y el AISI en un 16.67%.