Coeficiente de reacción de subrasante método de Biot

[pic 1]     Electiva especifica III

Ing. Liliana Camacho Angarita

                                  Actividad evaluativa 2

Maria Fernanda Cruz Gaspar ID 480481

Daniela Prieto Tejedor ID 480410

Walter Duvan Rojas Rozo ID 483977

Universidad Cooperativa de Colombia

Facultad de Ingenierías

Ingeniería Civil

Villavicencio-Meta

2021-1

Actividad evaluativa 2

Coeficiente de reacción de subrasante método de Biot

Maria Fernanda Cruz Gaspar ID 480481

Daniela Prieto Tejedor ID 480410

Walter Duvan Rojas Rozo ID 483977

Electiva específica III

Ing. Liliana Camacho Angarita

Universidad Cooperativa de Colombia

Facultad de Ingenierías

Ingeniería Civil

Villavicencio-Meta

2021-1

Tabla de contenido

Resumen        4

Abstract        5

Introducción        6

Objetivos        7

Objetivo general        7

Objetivos específicos        7

Biografía del autor        8

Teoría que llevó a la expresión del coeficiente de reacción de subrasante        10

Teoría de la poroelasticidad dinámica        10

Fórmula que define el coeficiente de reacción de subrasante        12

Ejemplo aplicativo de la fórmula del coeficiente de reacción de subrasante        13

Conclusiones        15

Bibliografía        16

Resumen

En este trabajo se analiza, evalúa y aplica el método para la determinación del coeficiente de reacción de subrasante del autor Maurice Anthony Biot, por medio de una investigación comprobaremos la efectividad  y precisión de dicha teoría. Hoy en día, este tema se aplica con modelos discretos y en algunas ocasiones con métodos numéricos de elementos finitos, no obstante es muy común el uso de la hipótesis de Winkler por que promete una mayor simplicidad en los cálculos que hace más posible modelar el suelo y la estructura de la cimentación. Vamos a profundizar en el método de Biot M.A, ya que la hipótesis afecta el comportamiento del suelo en la estructura y nos hace cuestionar.

Palabras clave: Coeficiente de reacción de subrasante, métodos numéricos, suelo, estructura, cimentación.

Abstract

This work analyzes, evaluates and applies the method for the determination of the subgrade reaction coefficient of the author Maurice Anthony Biot, through an investigation we will verify the effectiveness and precision of this theory. Today, this topic is applied with discrete models and sometimes with finite element numerical methods, however the use of Winkler's hypothesis is very common because it promises greater simplicity in the calculations that makes it more possible to model the soil. and the foundation structure. We are going to delve into the method of Biot M.A, since the hypothesis affects the behavior of the soil in the structure and makes us question.

Keywords: Subgrade reaction coefficient, numerical methods, soil, structure, foundation.

Introducción

Actualmente muchos de los problemas cotidianos en la ingeniería requieren para su solución el uso de métodos de análisis tensión deformación. Los problemas de esfuerzo-deformación se pueden resolver utilizando métodos analíticos como; las líneas de fluencia, que soluciona de manera rigurosa el problema elasto-plástico de cuerpos deformables,  o por medio del análisis límite que asume un comportamiento rígido-plástico perfecto.  De igual manera es posible tener soluciones mediante métodos numéricos al esfuerzo- deformación. Estos métodos ofrecen una solución en algunos puntos del dominio, teniendo como requisito la discretización del cuerpo objeto de análisis.

Varios autores han proporcionado métodos para estimar este coeficiente de reacción de la subrasante, nosotros investigaremos a fondo el método de Maurice Anthony Biot, el cual considera la interacción suelo-cimentación ya que la teoría elemental puede usarse y conduce a resultados que son bastante aceptables, estos valores dependen de la rigidez de la viga y de la elasticidad de la cimentación.

Biot intenta explicar en su teoría una solución más exacta de un aspecto de este problema, es decir, el caso de una viga infinita bajo una carga concentrada. Ya que, existe una diferencia notable entre los resultados obtenidos a partir de los supuestos de una cimentación bidimensional y de una cimentación tridimensional.

Objetivos

Objetivo general

• Investigar, conocer y analizar el método de Maurice Anthony Biot para obtener la determinación del coeficiente de reacción de la subrasante.

Objetivos específicos

• Conocer la vida y obra de Maurice Anthony Biot.
• Indagar y comprender la teoría que llevó a la expresión del coeficiente de reacción de subrasante.
• Entender y dominar la fórmula de Biot que define el coeficiente de reacción de subrasante.
• Emplear la teoría y fórmula propuesta por Biot en un ejercicio aplicativo.

Biografía del autor

Maurice Anthony Biot (25 de mayo de 1905 - 12 de septiembre de 1985)  era un físico belga y ciudadano estadounidense. Realizo contribuciones en termodinámica, aviación, ingeniería sísmica, geofísica y electromagnética. En particular, se le considera el fundador de la teoría de la poroelasticidad.

Biot nació en Amberes, Bélgica, y estudió en la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica. Recibió una licenciatura en filosofía (1927), ingeniería de minas (1929) e ingeniería eléctrica (1930) y un doctorado en ciencias en 1931.

En las décadas de 1930 y 1940, Biot trabajó en la Universidad de Harvard, la Universidad Católica de Lovaina, la Universidad de Columbia y la Universidad de Brown. Más tarde, trabajó para muchas empresas y agencias gubernamentales, incluida la NASA, durante el programa espacial en la década de 1960. Luego en 1969, se convirtió en consultor privado para diversas empresas e instituciones, especialmente en proyectos de investigación y desarrollo.

Cuando Biot era muy joven, trabajó con el ingeniero y físico húngaro Theodore von Kármán. Durante la Segunda Guerra Mundial, trabajó para EE.UU en la organización de las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos y dirigió el desarrollo de la teoría tridimensional de aeronaves flutter. Entre 1932 y 1942, concibió y desarrolló completamente el método del espectro de respuesta (RSM) para la ingeniería sísmica.

Para la termodinámica irreversible, Biot adoptó el método de aproximación variacional y fue el primero que  introdujo la función de disipación y el principio de disipación mínima, lo que condujo al desarrollo de termoelasticidad, transferencia de calor, viscoelasticidad y termo-reología.

Biot estába interesado en los efectos no lineales de la tensión inicial y el comportamiento inelástico de los sólidos. Entre 1935 y 1962,  publicó numerosos artículos científicos que sentaron las bases de la teoría de la poroelasticidad (ahora llamada Teoría de Biot), que describía el comportamiento mecánico de las ondas sonoras en un medio elástico y poroso.

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