El Método de los Elementos Finitos

publicado en: Ingeniería Geológica | 0

El método de los elementos finitos (MEF) es una técnica numérica para la resolución de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales con valores en el contorno. Su uso resulta muy extendido en la mecánica de estructuras y en otras muchas aplicaciones en ciencias e ingeniería. Gracias al desarrollo de esta técnica, y a una mayor accesibilidad a ordenadores de gran potencia de cálculo, su uso también resulta cada vez más habitual en aplicaciones geotécnicas.

Las posibilidades de modelado dependen en gran medida del conocimiento del comportamiento del medio que se analiza. En aplicaciones geotécnicas, la introducción de modelos constitutivos específicos para el comportamiento de suelos y rocas, así como el acoplamiento de las ecuaciones de la mecánica del sólido deformable con ecuaciones de balance de masa de agua, permiten la resolución de problemas complejos en geotecnia, y que a menudo no presentan una solución analítica conocida. Este es el caso de medios de geometría compleja, habitual en medios geológicos, o de sistemas en los que existe interacción entre materiales con diferente comportamiento, tales como la estructura, el terreno y las aguas subterráneas.

De este modo, gracias al método de los elementos finitos, se puede abordar con mayor profundidad el análisis de taludes, laderas, túneles, cimentaciones, excavaciones, rellenos, drenajes y estructuras de contención. Permite, a través de una formulación adecuada y de una apropiada caracterización del medio, resolver problemas de interacción terreno-estructura con una aproximación mucho más precisa que la obtenida a través de métodos más clásicos como el método de Winkler.MEF

Algunos ejemplos de modelado de problemas de interacción terreno-estructura mediante el método de los elementos finitos.

El campo de los métodos numéricos es amplio y puede servir sobre todo para el modelado de diversos problemas geotécnicos en fase de proyecto. Los métodos basados en el cálculo FEM, pueden aplicarse entre otros:

  • Análisis del solape de zapatas próximas en cimentaciones de edificios singulares, especialmente en los aspectos de superposición de tensiones e incremento de deformaciones.

  • Estudio de asientos inducidos en cimentaciones existentes debido a la implantación de nuevas cimentaciones mediante losas extensas.

  • Análisis del flujo de agua en excavaciones realizadas en presencia del nivel freático.

  • Obtención del estado tensional del terreno tras la excavación de una obra subterránea (galería hidráulica).

  • Estudio de estabilidad de diques de presas para riego en distintas situaciones de embalse y desembalsado. Obtención de la red de flujo.

  • Análisis de estabilidad de antiguas cuevas excavadas en rocas blandas localizadas en ámbito urbano.

          Actualmente, Geoscan sigue desarrollando un área específica destinada a conseguir la especialización en este campo a través de la adecuada preparación de sus técnicos y de la incorporación de algunas de las herramientas informáticas de cálculo numérico más avanzadas actualmente existentes.

 

Dejar una opinión