Un código de elementos finitos para problemas de contacto y materiales no lineales, para la simulación del proceso constructivo de túneles

Resumen

Este trabajo aborda el desarrollo de un modelo de elementos finitos para la simulación numérica del proceso constructivo de túneles en suelos mediante el empleo de escudos de presión de tierras, haciendo especial énfasis en el analisis del problema de contacto que se produce entre los distintos materiales y el terreno, La metodologia del trabajo se inicia con el planteamiento bidimensional del problema que es el punto de partida de la mayoría de los modelos desarrollados hasta el momento lo que permite disponer de un primer modelo simplificado para abordar posteriormente el problema tridimensional. El modelo desarrollado incorpora elementos infinitos para representar dominios no acotados, y permite analizar por fases el proceso de construcción, teniendo en cuenta los efectos no lineales de los materiales y el contacto entre los mismos. A continuación se lleva a cabo la modelización tridimensional del problema, realizándose tambien el calculo por fases para representar las fases constructivas, e incorporando elementos infinitos y un modulo de contacto con friccion. A continuación se han expuesto los conceptos y tecnicas mas importantes relativas a la excavación y modelización de túneles en zonas urbanas, prestandose especial atención a los métodos de calculo de la subsidiencia y a su aplicación en un modelo numérico de elementos finitos. La descripción del modelo desarrollado se ha centrado en los aspectos más sobresalientes del mismo: como se realiza la simulación de la excavación y la construcción, los elementos finitos implementados, los aspectos numéricos acerca de la remuneración de nodos y el esquema de almacenamiento empleado, los tipos de materiales, la aplicación de las cargas, la estimación del error, la incorporación de los modelos no lineales, el algoritmo de flexibilidad para la simulación del contacto, entre otros aspectos. Finalmente, se presentan diversos ejemplos que permiten la validación de lo