Introducción
Cyclic1D es un programa con copyright © de la
Universidad de California de los Estado Unidos de
Norteamérica desarrollado por el Dr. Zhaohui Yang
(zhyang@ucsd.edu), Prof. Ahmed Elgamal (elgamal@ucsd.edu), and
Mr. Jinchi Lu (jinlu@ucsd.edu)), 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 | Tipo de Análisis |
bedrock | lecho o cama de roca |
Clay | Arcilla |
Clay Shale | Arcilla esquistosa |
Clay side | Tamaño de arcilla |
Cohesionless | No cohesivos |
Damping Coefficients | Coeficientes de |
Degree | Grados |
Dense Sand | Arena densa |
Depth | Profundidad |
Frecuency | Frecuencia |
Granite | Granito |
Gravel | Grava |
Gravelly | Gravoso |
Inclinate angle | Angulo de |
Input Motion | ingresar Movimiento |
Loam | Tierra vegetal, |
Loose | Suelto, flojo |
loose sand | Arena blanda |
Mass density | Densidad de masa |
Medium Clay | Arcillosa media |
Model Profile | |
Motion | movimiento |
Number of Cycles | Números de ciclos |
Number of elements | Numero de elementos |
Number of Elements | Números de |
Rayleigh Damping | Amortiguamiento Rayleigh |
Save Model & Run | guardar y correr el |
Scale Factor | Factor de escala |
Shear | Corte, cizallamiento |
Shear ware | Onda de corte, onda |
Shear wave velocity | Velocidad de onda de corte |
Silt | Limo |
Siltstone | Arenisca fina |
Silty Clay | Arcilla limosa |
Silty Clay loam | Tierra arcilla limosa |
Silty marl | limo arcillosa |
Soft Soil | Suelo blando |
Soft Soil | Blando |
Soil Profile Height: | Altura del perfil del |
Soil properties | Propiedades del suelo |
Water table depth | profundidad del nivel de agua (nivel |
Yield | Rendimiento, producto, rendir, |
Cohessionless loose , Silt | No cohesivo blanda, Limo |
Cohessionless loose , Sand | No cohesivo blanda, Arena |
Cohessionless loose , Gravel | No cohesivo blanda, Grava |
Cohessionless Medium , Silt | No cohesivo Medio, limo |
Cohessionless Medium , Sand | No cohesivo Medio, Arena |
Cohessionless Medium , Gravel | No cohesivo Medio, Grava |
Cohessionless Medium- dense , Silt | No cohesivo Medio- densa, limo |
Cohessionless Medium- dense , Sand | No cohesivo Medio- densa, Arena |
Cohessionless Medium- dense , Gravel | No cohesivo Medio- densa, Grava |
Cohessionless dense , Silt | No cohesivo densa, limo |
Cohessionless loose , Sand | No cohesivo densa, Arena |
Cohessionless loose , grava | No cohesivo densa, grava |
Cohession soft | Cohesivo blando |
Cohession Medium | Cohesivo medio |
Cohession dense | Cohesivo denso |
Response Histories | Historial de respuesta |
Horizontal acceleration time | Aceleración horizontal |
Response spectrum of | Espectro de respuesta de |
Fourier transform amplitude of | La transformada de Fourier de |
FFT spectral amplification of | FFT amplificación espectral de |
Horizontal displacement | Desplazamiento horizontal |
Excess pore pressure | Exceso de presión de |
Shear stress | Esfuerzo cortante |
Shear strain | Deformación de |
Efective confinement | confinamiento Efectivo |
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:Duilio.marcial@gmail.com
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