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Método de Diseño Controlado por Deflexión para Fundaciones Mono-Bucket en Arcilla: Investigación Numérica e Implicaciones Ingenieriles

Autores: Ge, Xiangming; Peng, Gao; Jiang, Zhenqiang; Chu, Weijiang; He, Ben; Shi, Ruilong; Wang, Can; Meng, Qingxiang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Método de Diseño Controlado por Deflexión para Fundaciones Mono-Bucket en Arcilla: Investigación Numérica e Implicaciones Ingenieriles


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Método de diseño innovador controlado por deflexión
Fundaciones mono-bucket en alta mar
Arcilla
Simulaciones numéricas
Arcilla cam modificada
Interacción suelo-estructura

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio presenta un método de diseño controlado por deflexión (DCM) innovador para evaluar la capacidad de carga de los cimientos mono-bucket (MBFs) en arcilla, integrando simulaciones numéricas avanzadas utilizando FLAC3D con el modelo de suelo de arcilla cam modificada (MCC). A diferencia de los enfoques convencionales de capacidad de carga última, el método propuesto prioriza los límites de servicio al restringir las deflexiones de los cimientos para garantizar un rendimiento estructural óptimo y la eficiencia de la turbina. Una investigación sistemática reveló que el rendimiento del MBF está predominantemente gobernado por las relaciones de excentricidad y la interacción suelo-estructura, con cargas verticales que exhiben un impacto mínimo en un estado límite de servicio. Los hallazgos clave incluyen lo siguiente: (1) el centro de rotación (RC) se estabiliza en aproximadamente 0.8 veces la longitud de la falda (L) bajo carga; (2) los MBFs delgados y profundos (relación de aspecto > 1.0) exhiben hasta un 30% más de capacidad de carga en comparación con configuraciones anchas y superficiales; (3) el aumento de las relaciones de excentricidad (= 0.31-1.54) mejora la capacidad de momento pero reduce la fuerza horizontal permisible en un 15-20%; (4) las cargas verticales compresivas (= -0.30) reducen ligeramente los momentos de flexión normalizados () en un 5-10% a bajas excentricidades (< 0.5). El marco numérico fue rigurosamente validado contra datos de pruebas en centrífuga, demostrando alta precisión (error < 3%) en la predicción del comportamiento de los cimientos. Al unir la mecánica geotécnica con los requisitos prácticos de ingeniería, este estudio proporciona un marco de diseño robusto y eficiente para los MBFs, ofreciendo mejoras significativas en fiabilidad y rentabilidad para aplicaciones de turbinas eólicas en alta mar. El DCM propuesto guió con éxito el diseño de un MBF en el sureste de China, demostrando su eficacia para su uso con arcilla homogénea.

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