Introducción a los Elementos Finitos en Geotecnia

El empleo de la técnica de análisis numérico conocida como El Método de los Elementos Finitos (MEF) se ha ido extendiendo en las últimas décadas al mismo ritmo que se imponía el uso de los computadores, gracias a su creciente capacidad y velocidad de cálculo.

I Parte

 

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Casos Prácticos en la Reducción del Reisgo Geotécnico mediante la apliación del Método de los Elementos Finitos

Libros

Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering, Vol. 1: Theory

Finite Element Analysis in Geotechnical Engineering: Vol.2 Practice

 

Tradicionalmente, el MEF ha sido utilizado dentro del ámbito de la Ingeniería Civil para el Cálculo de Estructuras, ya que sus características permiten aplicar dicho método con gran facilidad. No ha sido hasta los últimos años que el empleo de esta metodología se ha extendido a otros campos de la Ingeniería, entre los cuales se encuentra la Mecánica de Rocas, y la Geotecnia en general.

Las razones por la cuales el uso del MEF ha tardado más en generalizarse en la Geotecnia son varias, entre las cuales hemos destacado las que se presentan a continuación.

Los materiales que se emplean en la Geotecnia, al contrario que en el Cálculo de Estructuras donde fundamentalmente se trabaja con acero y hormigón, son de origen natural y por tanto muy heterogéneos. En un macizo rocoso los bloques rígidos de roca suelen estar rodeados por discontinuidades de propiedades muy difíciles de estimar. Además, su comportamiento es de compleja comprensión y por tanto no resulta sencillo establecer leyes constitutivas válidas en un amplio rango de casos. Así, la teoría de la Elasticidad Lineal, que como sabemos establece proporcionalidad directa entre las tensiones y las deformaciones con constante de proporcionalidad denominada módulo de elasticidad, constituye tan sólo una aproximación grosera al comportamiento real del medio a analizar.

Por otro lado, las condiciones geométricas de los dominios de cálculo no son simples figuras geométricas como pueden ser las vigas o los forjados, sino que se deben adaptar a la realidad topográfica y geológica de cada lugar.

El MEF es una técnica numérica que ha sido utilizada, con relativo éxito, desde hace más de tres décadas (Naylor, 1981), en la resolución de problemas de Ingeniería Geotécnica. Los programas de ordenador para el AG con el MEF han sido desarrollados específicamente para estudiar problemas que involucran: la interacción entre el terreno y las estructuras, la construcción de obras geotécnicas y sus diferentes etapas, problemas de filtración y estudios sobre las acciones dinámicas en el terreno.