Structural analysis is used to determine the forces, stresses and deformations experienced by a structure under different loads and conditions, and thereby ensure the safety and efficiency of buildings, bridges, towers, etc. However, performing these analyses becomes challenging and complex in certain projects, especially when they involve irregularly shaped structures, non-linear materials or cyclic dynamic loads.
To address this complexity, the so-called «finite element method» (FEM), a numerical technique for performing analyses of various physical phenomena, is used. In this method, the structure to be analysed is divided into simple geometrical elements, such as triangles, quadrilaterals or tetrahedrons, to which physical properties are assigned. These elements are then assembled to obtain results for displacements, stresses and strains at the nodes of the structure.
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La aplicación del método FEM permite resolver sistemas globales de ecuaciones y obtener soluciones aproximadas para estructuras con geometrías complejas y materiales con propiedades difíciles de analizar. Además, el FEM ofrece flexibilidad, precisión, eficiencia e innovación, siendo capaz de procesar cualquier forma, tamaño y material de una estructura, así como cualquier tipo y dirección de carga.
Una de las ventajas principales del método de elementos finitos es su capacidad para predecir tanto el comportamiento local como global de la estructura, incluidos los efectos no lineales y dinámicos. Al mismo tiempo, elimina las pruebas físicas, simplifica los supuestos de trabajo y reduce los tiempos de análisis y, por tanto, sus costes.
Con todo, gracias al FEM es posible realizar estudios paramétricos, análisis de sensibilidad, definición de experimentos y, en consecuencia, extremar la optimización del diseño de estructuras nuevas y complejas.
Por Jean Carlos Soto, ingeniero estructural sénior en el Dpto. de Arquitectura de Amusement Logic
