Metodos

Mecánica de Sólidos
Existen hoy en día, un gran número de estructuras en ingeniería civil, que son
modelados desde su concepción utilizando técnicas de elementos finitos.
Ejemplos de ellas puede ser el edificio de la Unidad de Ciencias Económico-
Administrativas de la Universidad de Guanajuato (UCEA), el cual se muestra en la
Figura 1. Para modelarlo se utilizaron mas de 10,000elementos de lamina plana,
los cuales representan los materiales que forman la estructura (concreto y acero), en Figura 2 pueden verse los resultados de isocontornos correspondientes a los
momentos flectores máximos provocados por cargas de servicio estáticas en la
estructura. En la Figura 3 pueden verse los primeros modos de vibración de la
estructura, los cuales se pueden excitar bajo unmovimiento sísmico. Dichos
modos de vibración son obtenidos resolviendo un problema de valores y vectores
propios generalizados [*].
Figura1.- Edificio de la Unidad Ciencias Económico-Administrativas de la
Universidad de Guanajuato (UCEA).
Figura 2.- Malla de Elementos Finitos para el modelado del Edificio de la Unidad
Ciencias Económico-Administrativas de la Universidad de Guanajuato(UCEA). Figura 3.- Diagrama de momentos del edificio, resultado de la modelación
numérica utilizando elementos finitos del Edificio de la Unidad Ciencias
Económico-Administrativas de la Universidad de Guanajuato (UCEA).
Figura 4.- Primeros cuatro modos de vibración, resultado de la modelación
numérica utilizando elementos finitos del Edificio de la Unidad Ciencias
Económico-Administrativas dela Universidad de Guanajuato (UCEA). El edificio de la UCEA se modeló bajo cargas estáticas (cargas de servicio por
peso propio y cargas provocadas por el servicio del mismo edificio, como serían
las personas, mobiliario, estanterías de biblioteca, etc.), bajo cargas sísmicas y de
viento (siguiendo el reglamento de construcción de la ciudad de Guanajuato).
Figura 5.- Modelado numéricointegral de una vivienda de interés social mexicana.
Figura 6.- Modelado numérico de la interacción entre dos cuerpos diferentes, una
zapata de borde y el suelo sobre el que se apoya.
Los métodos numéricos también pueden ser utilizados para estudiar el
comportamiento de estructuras que son fabricadas en serie. Un ejemplo típico de
esta aplicación es el modelado numérico de casas habitaciónde interés social. En
este caso es muy importante hacer el modelado integral de la estructura, para ver
su comportamiento como un todo y poder tomar acciones tanto de diseño como
posibles reparaciones cuando sufre daño en condiciones de servicio. Un ejemplo
práctico puede verse en la Figura 5.
También es posible hacer la simulación numérica entre dos sólidos, cada uno de
ellos con uncomportamiento diferente. Un ejemplo típico es la interacción entre
una cimentación (zapata) y el suelo sobre el que se apoya. El objetivo es
determinar la máxima capacidad de carga que puede soportar el suelo en
condiciones de servicio. En la Figura 6 pude verse el resultado de una simulación
numérica de la interacción suelo-estructura. En ocasiones es muy importante hacer el análisis deestructuras que fueron
construidas hace muchos años. Estas estructuras pueden tener ya daños
estructurales y es muy importante poder predecir si la estructura es estable o bien
si requiere algún tipo de reparación. También es importante modelar el tipo de
reparación, qué materiales se utilizarán y qué estrategia constructiva se va a
utilizar. Un ejemplo de este tipo de modelaciones puedeverse en la Figura 7, en
donde se presentan los resultados de un análisis de daño sobre las naves
centrales de la catedral de Barcelona.
Figura 7.- Modelado numerico de las naves centrales de la catedral de Barcelona.
Figura 8.- Simulación numérica de una presa en arco.
En la Figura 8 se presenta un modelo de estudio de una presa en arco. En este
tipo de estructuras debe tomarse en...