El cálculo y diseño de estructuras de contención es uno de los problemas de ingeniería más estudiados e investigados. Sin embargo, debido a la multitud de factores que intervienen y a la complejidad de los mismos, aspectos especialmente relevantes para la estimación de los empujes de tierras son susceptibles de estudio. Factores como la distribución de las presiones con la altura, el punto de aplicación de la resultante, la influencia de la magnitud y tipos de movimientos del muro, el fenómeno de interacción suelo-estructura, entre otros muchos, no están claramente definidos para problemas estáticos, y aún menos para problemas dinámicos.Este problema se vuelve más complejo cuando, además el relleno del muro se encuentra en condiciones saturadas (problemas acoplados). El efecto del agua sobre las estructuras de contención en problemas dinámicos ha sido claramente menos estudiado, puesto que la gran mayoría de las investigaciones se han realizado para rellenos secos.Debido a la complejidad del problema dinámico, habitualmente se recurre a metodologías de cálculo simplificadas o pseudo-estáticas, que en muchos casos son solamente una aproximación al problema real ante la imposibilidad de considerar fenómenos complejos de forma simplificada, y por lo tanto, el campo de aplicación o rango de validez de las mismas es muy limitado. Por otra parte, muchas de estas metodologías son heredadas de los métodos estáticos de cálculo y heredan también sus ventajas e inconvenientes. En este sentido destaca especialmente el método de Mononobe-Okade (M-O), el cual a pesar de su antigüedad y de la publicación de metodologías mucho más recientes, es, por su facilidad de uso, muy empleado hoy en día por la mayoría de los ingenieros.Además de los procedimientos simplificados ya mencionados, y dada la complejidad de los factores que intervienen y la interacción entre ellos, también se ha tratado de abordar el diseñó de las estructuras de contención a través de modelos numéricos, al igual que, en otras muchas ramas de la ingeniería. El procedimiento más extendidos es el método de los elementos finitos, el cual permite modelar de forma más realista este complejo problema, no exento por otra parte de una mayor dificultad numérica. A pesar de la potencia de esta técnica y del interés de la estructuras de contención en el campo de la ingeniería, las investigaciones de tipo numérico son notablemente muy superiores en problemas estáticos frente a los dinámicos, y dentro de estos, en problemas sin agua frente a problemas saturados, sobre los cuales las investigaciones publicadas son relativamente escasas.En esta tesis doctoral se aborda, por un lado, una completa revisión y análisis crítico del estado del conocimiento en cuanto a metodologías de cálculo simplificadas y de modelización numérica publicadas para estructuras de contención bajo carga dinámica, principalmente sismo, con y sin la presencia del agua. Y por otro lado, se desarrolla una modelización numérica avanzada para determinar las presiones y empujes resultantes sobre el trasdós de una estructura de contención rígida, con relleno granular y bajo solicitaciones dinámicas, especialmente terremotos, para dos condiciones extremas, con relleno seco y con relleno saturado. Del mismo modo, también se examinan los desplazamientos sufridos por la estructura y los asientos experimentados por el relleno.El modelo numérico, implementado en el código GeHoMadrid, se basa en las ecuaciones de Biot con una formulación u-p, y se adopta para el material de relleno el modelo constitutivo de Pastor-Zienkiewicz para arenas. Sobre dicho código se han implementado tres técnicas numéricas necesarias o convenientes para abordar el problema objeto de esta tesis doctoral. Estas técnicas permiten considerar diversos algoritmos de integración temporal, más allá de los habituales algoritmos de la familia de Newmark, que se emplean en el campo de la dinámica de suelos, como aquellos que tienen capacidad par amortiguar las altas frecuencias (Algoritmos Disipativos), permiten tratar adecuadamente los contornos fijos del dominio para evitar la reflexión de las ondas (Contornos Absorbentes), y permiten adoptar elementos especiales para el adecuado tratamiento numérico de la interfaz de contacto suelo-estructura (Elementos de Interface).Asimismo, se evalúa la respuesta de una estructura de contención rígida sometida a carga dinámica a través del modelo numérico desarrollado, y se analiza la influencia que tiene sobre dicha respuesta diferentes aspectos numéricos, sin perder de vista las referencias de los métodos tradicionales o simplificados de cálculo. Finalmente, se desarrollan varias simulaciones numéricas, tanto para condiciones secas como saturadas, con diferentes registros sísmicos reales, analizando y contrastando los resultados numéricos obtenidos y los de las principales metodologías simplificadas de cálculo.
