Manual básico en español para manejar el programa Cyclid 1D

Introducción

Cyclic1D es un programa con copyright © de la Universidad de California de los Estado Unidos de Norteamérica desarrollado por el Dr. Zhaohui Yang ([email protected]), Prof. Ahmed Elgamal ([email protected]), and Mr. Jinchi Lu ([email protected])), y esta aun en forma experimental y en desarrollo y sus resultados solo son para propósito de demostración.

Es un programa de elementos finitos no lineales y posee simulaciones de licuefacción entre otras herramientas.

Yo no poseo ningún tipo de relación con Cyclic 1D, con la Universidad de California ni con ninguno de los desarrolladores, simplemente quise desarrollar un manual básico en español que ofrezca la oportunidad a estudiantes y profesionales de aprender los primeros pasos en el manejo del software, por lo cual este material solo posee algunos puntos básicos pero no todo lo que representa Cyclic 1D versión 1.3 de marzo de 2013.

Por otra parte este manual básico se encuentra en revisión por lo que puede contener errores u omisiones, pero queda del estudiante o profesional indagar por otras vías de estudio y queda a responsabilidad del usuario del programa aceptar o rechazar los resultados del programa. Espero que este material sea de utilidad para el que lo necesite y está a disposición de forma libre.

A través del enlace cyclic.ucsd.edu se obtiene más información del programa y sus características..

Atentamente,

Jorge R. Nuñez Newton

Ingeniero Civil

Términos inglés -español

Analysis Type – Model Profile

Esta es una de las partes más importantes e interesantes porque aquí describimos el tipo de análisis y la estructura de nuestro suelo.

Analysis Type – Tipo de Análisis

Indique en la casilla correspondiente si desea realizar análisis elástico o plástico.

Model Profile – Perfil de Suelo

Soil Profile Height – Altura (total) del perfil del Suelo

En esta sección definimos la altura total sumando todos los estratos; el sistema necesita saber la profundidad total de estudio, en el cuadro superior observamos un valor de 20 esto significa que la zona en estudio corresponde a 20 metros de profundidad.

Number of Elements – Números de Elementos

En esta sección debemos usar un poco la imaginación para poder comprende bien de que se trata. Si en "Soil Profile Height" tenemos 20, es decir, 20 metros de profundidad y en Number of Elements tenemos también 20 entonces el sistema divide los 20 m / 20 elementos y nos da un resultado de 1, esto quiere decir que hemos dividido nuestro modelo a ensayar en 20 secciones de 1 metro c/u. Esto no tiene que ver con el perfil real del suelo en cuanto a estratos, sino a una herramienta que utiliza el sistema para poder dividir en pedazos pequeños el modelo y poder analizar cada parte pequeña y que en este caso la creamos de un (1) metro. Pero si queremos tener un análisis más detallado que no sea en secciones de 1m sino más pequeñas entonces tenemos que selecciones un "Number of Elements" mayor, por ejemplo, si tomamos 40, en vez de 20 que habíamos seleccionado, el sistema dividirá los 20 m de "Soil Profile Height" y los dividirá entre 40 por lo cual obtendremos 0,5, esto quiere decir que los 20 metros de altura del perfil del suelo está dividido para su estudio en 40 pedazos de 0,50 metros c/u.

A continuación se colocan los dos ejemplos de lo que se quiere decir:

Y el siguiente es una ilustración que pone del sistema de forma referencial y genérica donde se aprecia una numeración del 1 al 10 que corresponden al número de elementos (Number of Elements: 10) y la profundidad no está definida (depth).

Input Motion (introducir Movimiento)

El programa requiere que se le introduzcan valores de movimientos (sísmicos) para el realizar la prueba en el suelo, pero los valores no se introducen numero por numero, sino que se elige uno de los tipos de movimientos ocurridos en un tiempo y/o lugar determinado los cuales están contenidos en una biblioteca que tiene el sistema, tal es el caso del sismo del Centro en 1940 cuyo sismo posee determinadas características especificas en su intensidad (aceleración/tiempo) que ocurrieron en su momento. Por lo cual solo elegimos unos de los sismos o movimientos como se le llama en el programa, para realizar el estudio. Para este caso elegiremos "El Centro 1940" para efectos de esta guía básica, pero en sus estudios puede elegir el que considere mas adecuado a la situación.

En View Motion (vista de Movimiento) se puede visualizar todos los tipos de movimiento que posee el sistema, pero solo sirve para visualizar las graficas de movimiento preestablecidos en el sistema pero no para seleccionar alguno o modificar algún factor.

Para este manual utilizaremos "El Centro (1940) la cual es la figura del lado izquierda. En dicha grafica podemos apreciar como actuó el sismo en ese momento y esos mismos valores serán los aplicados en nuestro modelo por el sistema.

Este cuadro solo sirve para visualizar la grafica pero no para realizar cambios o seleccionar el movimiento para aplicar al modelo, es decir, solo es una visualizacion de los diferentes efectos, de los cuales solo seleccionaremos para esta guia basica "El Centro 1940".

Rayleigh Damping – Amortiguamiento Rayleigh

En Cyclic1D, el amortiguamiento es principalmente generada a partir de la respuesta no lineal de histéresis del suelo. Además, tipo amortiguamiento de Rayleigh viscoso puede ser asignado como C = M + am ak K, donde C es la matriz de amortiguamiento viscoso, M la matriz de masa, K la matriz de rigidez inicial, y am y ak son dos constantes que definen el nivel de la amortiguación en función de la frecuencia.

Si seleccionamos la opción "By defining Ratios" podemos cambiar los coeficientes de amortiguamiento de Rayleingh en base a los ratios y frecuencias y estos generarán el resultado automáticamente de Am y Ak.

Pero si seleccionamos "by defining Rayleigh Damping Coefficients" podemos cambiar los coeficientes de amortiguamiento de Rayleingh directamente colocando los parámetros de Am y Ak, y luego de presionar "Re-calculate Damping Curve" recalculará los valores de los ratios.

Una vez finalizados los cambios se procede a aceptar o rechazar las modificaciones en los botones ubicados en la parte inferior de la ventana.

Soil properties – Propiedades del suelo

En esta seccion se trata de dos puntos importante: tipo de suelo y el recuadro en blanco son las profundidades en metros.

En el cuadro mostrado arriba aparecen varias casillas las cuales de 1 al 15 ya estan definidas con sus valores predeterminados y no se pueden modificar, y del 16 al 45 el usuario puede hacer clic sobre el botones y modificar varoles como apreciamos en la figura de abajo, esto por ejemplo cuando leemos un estudio de suelo que arroja determinadas caracteristicas y estos valores se ingresan en las casillas. Cabe destacar que las casillas 13, 14 y 15 las utilizamos como arcillas.

Los materiales predefinidos de Cyclic1D comprenden dos categorías principales: cohesivos y no cohesivos.

No cohesivos

Cuatro tipos de suelos no cohesivos se definen para cubrir una amplia gama de densidades relativas:

• 1. suelto (representante de densidades relativas entre 15% -35%),

• 2. media (35% -65%),

• 3. a medio denso (65% -85%),

• 4. y densa (85%% -100).

Cada uno de los cuatro tipos está además asociado con tres coeficientes de permeabilidad diferentes, 1,0 x 10-7 m / s (representante de la permeabilidad limo), 6,6 x 10-5 m / s (permeabilidad arena), y 1,0 x 10-2 m / s (permeabilidad grava), resultando en un total de 12 materiales.

Cohesivos

Para materiales cohesivos, hay 3 tipos disponibles basándose en la resistencia al cizallamiento:

• 1. arcilla blanda,

• 2. arcilla media

• 3. arcilla rígida.

Diferentes materiales pueden ser asignados a cada elemento individual. Además, el usuario puede definir un máximo de 5 arcilla (o roca) materiales (U-Clay/Rock) mediante la especificación de densidad de masa, fuerza de cizalla y la velocidad de onda de corte.

Fuente: web site http://cyclic.ucsd.edu

A continuacion vemos un ejemplo de los estratos en el programa, observamos tres (3) estratos.

Los numeros de elemento son 20 y la altura del perfil son 20, es decir que tenemos pequeñas divisiones de 1 m para el estudio.

Considerando para este ejemplo que estos son los tipos de suelo se procede a indicarle al sistema el lugar que le corresponde en cada seccion de suelo, siendo el 1 la superficie, estas cantidades son metros de profundidad y se separan con un guion para indicar un rango especifico de profundidad.

Una celda que ya posea un rango como 1-8 puede ser utilizada tambien para otro estrato agregandole un coma y el valor ejemplo: 1-8, 11-20 en la misma celda.

Cohesive soft, Cohesive medium y Cohesive Stiff corresponden a arcilla blanda, media y rigida.

Los valores son ingresados ejemplo 1-5, 6-9, 10-15, 16-20, osea no se repiten los numeros.

Save Model & Run Analysis (guardar y correr el programa)

Save Model – Guardar

Para guardar tu modelo hacer clic en la parte superior izquierda a:

FILE > SAVE MODEL AS…

Aparece entonces el siguiente recuadro:

Ubicamos donde queremos guardar el modelo y colocamos el nombre al archivo, cabe destacar que el nombre no puede tener espacios en blanco ejemplo: "modelo2", porque si se coloca "modelo 2" da el siguiente cuadro de error:

Run Analysis – Correr el Análisis

Principalmente este botón es para correr el programa, pero ocurre frecuentemente que el modelo no ha sido guardado previamente en file>save model as… por lo que aparecerá un recuadro mostrando la siguiente advertencia:

Este cuadro indica que de seleccionar "SI" se sobre escribirá la información (datos y resultados) tal como se encuentra actualmente (todo esto en caso de que hayan sido guardados previamente algún dato o resultados). De lo contrario seleccionar "NO". Además el cuadro indica que se utilice primero la ruta file>save model as… para guardar.

Pero como regularmente algunos no lo guarda antes entonces hacemos click en "SI" para guardar pero el programa, en algunas computadoras y en algunos casos, no hace nada, por lo que se recomienda ir a file>save model as… para guardar o file>save model si ya se había guardado previamente. Recuerde no dejar espacios en blanco en la colocación del nombre que le va a colocar a su modelo.

Una vez que guardo su modelo puede hacer clic en el botón

y esta vez si debería empezar a correr su modelo, para lo cual aparecerá un cuadro parecido al siguiente:

debiendo generar unos graficos similares a los siguientes:

Estos diagramas se generan por cada profundidad, es decir, por cada elemento que tenemos, en este caso los diagramas se forman cada 1 metro. Y haciendo clic en "Response History output" se despliega un menu donde indicamos a que profundidad queremos los diagramas. Este proceso se puede repetir varias veces para obtener diagramas en varios sectores de interes.

Ya queda de parte del usuario del sistema utilizar las diversas herramientas de guardar los gráficos y otras herramientas que no menciono en esta guía básica.

Report – Reporte

El programa permite generar los reportes sobres la corridas realizadas y otros datos de importancia el cual será generado en formato de Microsoft Word.

Deberá aparecer la ventana con tres casillas seleccionadas con tildes lo cual indica que se selecciona todos los detalles.

Si permanece la tilde activa en la casilla "include all figures of response history at 0m depth (surface)" se generará un reporte de todas las profundidades, pero si le quitamos la selección podemos seleccionar solo las profundidades que deseamos que aparesca en el reporte con un clic sobre el numero en la casilla "depths not in report" y clic en el botón " > " para que pase este número al recuadro de "Depths to be in report".

Referencias

Prof. Ing. Duilio Marcial. Clases de Mecánica de Suelos avanzados. Sección de postgrados de la Universidad Central de Venezuela. Caracas – Venezuela. Marzo 2013. Email:[email protected]

Página Web cyclic.ucsd.edu . Universidad de California. USA

Luis A. Robb. Diccionario para Ingenieros – Ingles español. Compañía editorial Continental S.A. de C.V. México. Segunda edición 1997

Diccionario Geotécnico Inglés Castellano Dictionary of Geotechnics English Spanish

Ucsc – 2009. Editorial: desconocido.

Herramientas Web utilizadas: Buscador de www.google.com – Traductor de www.google.com

Autor:

Ing. Jorge R. Nuñez Newton

Caracas- Venezuela

21/03/2013