GFAS (Geotechnical and F.E.M. Analysis System) software para la mecánica de suelos por Elementos Finitos.
Los métodos tradicionales de análisis basados en el concepto de EQUILIBRIO LÍMITE (LEM) no permiten determinar las tensiones y deformaciones en los volúmenes analizados.
Debido a estas limitaciones nacieron las exigencias de integrar los análisis convencionales con análisis basados en modelos numéricos.
Dichos métodos consisten en la evaluación numérica del problema sin simplificar el cálculo.
GFAS es un software por elementos finitos bidimensional (2D) de análisis no lineal para ingeniería geotécnica. Los modelos constitutivos plásticos contemplados son:
Mohr-Coulomb completo y modificado, Von Mises, Drucker-Prager, elementos estructurales: Beam, Pile, Anchor, Bold y Geosynthetics.
Además con GFAS se efectúan análisis dinámicos modales de los suelos y análisis de filtraciones. En el análisis non lineal se examina: Fases constructivas, Capacidad portante y estabilidad de taludes.
Todos los análisis se pueden efectuar en condiciones estáticas y dinámicas.
El análisis dinámico modal se lleva a cabo con base en: espectro de proyecto, categoría de suelo, amortiguamiento, etc.
El nivel freático se puede considerar a nivel de cálculo en condiciones estacionarias o en régimen de flujo con retículo de filtración.
El programa cuenta además con una serie de template para generar: TÚNELES, EXCAVACIONES, TALUDES, CIMENTACIONES, TIERRAS REFORZADAS.
Es muy importante subrayar che GFAS importa archivos desde otros software GeoStru y archivos DXF.
Las condiciones básicas para un correcto análisis numérico con GFAS son:
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Definir la cuadrícula de discretización
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Definir las condiciones iniciales y de contorno |
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Seleccionar el modelo constitutivo |
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Definir las propiedades mecánicas de los materiales |
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Cálculo |
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Interpretación de los resultados |
Definir la cuadrícula de discretización
La mesh 2D por elementos finitos estructurales y no estructurales se genera automáticamente con opciones para la fineza de la malla.
El programa cuenta con un built-in generador de mesh automático que simplifica notablemente la construcción del modelo de elementos finitos
(4-Noded ó 8 Noded) sea para elementos triangulares (3-Noded ó 6 Noded) que cuadriláteros.
Definir las condiciones iniciales y de contorno
Las condiciones de contorno en un modelo numérico consisten en asignar desplazamientos y tensiones en los confines de la malla.
Seleccionar el modelo constitutivo
Para esta versión los modelos son:
Mohr-Coulomb y
Von-Mises y
Drucker-Prager y modelos para el comportamiento elasto-plástico de elementos planos.
Ambos son modelos no lineales simples y robustos y se basan en parámetros de los suelos que son muy conocidos en el campo de la ingeniería.
Propiedades mecánicas de los suelos
GFAS usa materiales isotrópicos con comportamiento elástico definido según el
Módulo de Young y el
coeficiente de Poisson.
Las propiedades de resistencia del material son las utilizadas para el cálculo de los criterios de rotura, según el modelo utilizado, por lo tanto es necesario indicar el ángulo de rozamiento y la cohesión.
Cálculo
Análisis Elástico Lineal: se puede usar para efectuar un análisis por elementos finitos en condiciones de esfuerzos planos, plano de deformación o stress axial asimétricos.
Bearing Capacity: cálculo de la capacidad portante del terreno de cimentación. La determinación de la carga última se da incrementalmente.
Se han implementado varios criterios de rotura, sin embargo para suelos con rozamiento y cohesión el más apropiado es Mohr-Coulomb mientras que para las arcillas en condiciones no drenadas es Von-Mises.
Slope Stability: análisis de la estabilidad de taludes en condiciones estáticas y dinámicas. Durante la fase de análisis GFAS reduce progresivamente las características de resistencia del material hasta la rotura.
Staged Analysis: se puede usar para análisis por fases constructivas. Durante el análisis de construcción "Staged", las cargas se aumentan de 0 a 1, para cada fase de construcción.
Apenas el parámetro alcanza el valor de 1, la fase de construcción se completa y se pasa a la fase sucesiva. Si el factor no llega a 1 el cálculo se interrumpe. El motivo se debe a que no se verifican los criterios de rotura.
Interpretación de los resultados
GFAS, además de dar todos los resultados de cálculo numéricamente, efectúa los gráficos de: estados deformativos y tensionales. Los gráficos se pueden consultar "query" gráficamente.
Para notas teóricas más exhaustivas léase el manual en idioma inglés.