Desarrollo de una herramienta computacional para la simulación numérica del asentamiento lineal en suelos usando el método de los elementos finitos

Abstract

El presente proyecto tuvo como objetivo desarrollar una herramienta computacional utilizando el lenguaje de programación C# que permitió realizar la simulación numérica de la consolidación lineal de suelos en condiciones drenadas y no drenadas, empleando el método de los elementos finitos. Esto se realiza aplicado el método de los elementos finitos para elementos lineales con 3 nodos, en un rango elástico que simuló el comportamiento del suelo. Para la construcción de la herramienta computacional, se utilizó el IDE Visual Studio C#, ya que ofreció un entorno completo para la creación de herramientas computacionales avanzadas. Esta investigación fue del tipo aplicada, ya que empleó conocimientos teóricos, con un enfoque mixto y un nivel descriptivo y exploratorio, pues buscó describir el comportamiento de distintos tipos de suelos granulares y arcillosos. La investigación integró diversos cursos del área de la física y las matemáticas, destacando la física computacional. La herramienta computacional fue validada al comparar los resultados obtenidos con el método de diferencia central llegando obtener los mismos valores al final del tiempo de análisis, se obtuvo que la cantidad elementos no varias los resultados, finalmente realizando la comparación de los asentamientos en suelos mostrando que, a lo largo de cinco años, los llegando a la conclusión que los suelos granulares tuvieron desplazamientos menores, mientras que los arcillosos fueron significativamente mayores. La diferencia acumulada alcanzó 284.5 mm. Se utilizaron condiciones saturadas y valores bajos para el módulo de elasticidad y conductividad hidráulica, ya que los suelos granulares se asientan rápidamente, a diferencia de los arcillosos, que lo hacen más lentamente.