En la ingeniería geotécnica y estructural, los modelos numéricos predictivos son herramientas fundamentales para evaluar riesgos, optimizar diseños y anticipar el comportamiento de la interacción suelo-estructura. No obstante, la fiabilidad de estos modelos depende directamente de la precisión y representatividad de los parámetros de entrada. Ante la incertidumbre inherente del terreno, realizar un análisis de sensibilidad y de variación de parámetros se vuelve esencial para fundamentar decisiones de diseño y construcción.
Este artículo profundiza en la aplicación estratégica del análisis de sensibilidad, apoyado por herramientas de alto rendimiento como DAARWIN, la plataforma en la nube de SAALG Geomechanics que permite integrar modelos de elementos finitos con datos de campo en tiempo real.
¿Qué es el análisis de sensibilidad y por qué es clave?
El análisis de sensibilidad cuantifica en qué medida las incertidumbres en los parámetros de entrada afectan la respuesta del modelo. En modelación con elementos finitos (FEA), esta técnica responde a preguntas como:
¿Qué parámetros realmente controlan el comportamiento del sistema?
¿Cómo influye la variabilidad del terreno en la estabilidad de la solución?
Enfoques principales:
Análisis de sensibilidad local: Evalúa el efecto de pequeñas perturbaciones en un parámetro específico, manteniendo los demás constantes. Útil en sistemas lineales o para condiciones bien caracterizadas.
Análisis de sensibilidad global: Considera la variación simultánea de múltiples parámetros en todo su rango de valores, ideal para sistemas no lineales o con fuerte interacción entre variables.
Variación de parámetros en modelos de elementos finitos
Los parámetros geotécnicos suelen derivarse de campañas de campo limitadas y exhiben alta variabilidad espacial. La variación sistemática de estos parámetros permite:
Identificar parámetros dominantes que controlan el comportamiento estructural.
Evaluar la robustez del modelo ante escenarios desfavorables.
Optimizar ensayos de laboratorio y campañas de reconocimiento, enfocándose en lo que realmente importa.
Evitar sobredimensionamientos innecesarios, reduciendo costes sin comprometer la seguridad.
DAARWIN: Análisis de sensibilidad a escala computacional
DAARWIN es una plataforma en la nube desarrollada por SAALG Geomechanics que permite automatizar y escalar el análisis de sensibilidad y la variación de parámetros en modelos FEM, como PLAXIS o MIDAS.
Características clave:
Compatibilidad total con PLAXIS y modelos constitutivos avanzados.
Flexibilidad en la selección de parámetros, permitiendo analizar variables independientes o correlacionadas.
Cómputo en paralelo en la nube, con cientos de simulaciones ejecutándose simultáneamente.
Visualización avanzada, con gráficos e índices de sensibilidad que facilitan la interpretación técnica.
Aplicación práctica en proyectos complejos
En túneles urbanos excavados con TBM bajo condiciones heterogéneas, DAARWIN ha permitido detectar que más del 70% del asentamiento superficial estaba asociado a la variabilidad del módulo de rigidez de una capa arcillosa específica. Este hallazgo guió decisiones de diseño y control de ejecución, priorizando ensayos adicionales en esa unidad litológica y reduciendo incertidumbre en el comportamiento del frente de excavación.
El análisis de sensibilidad y la variación de parámetros son herramientas técnicas fundamentales para enfrentar la incertidumbre inherente al terreno. Su implementación, apoyada por plataformas como DAARWIN, permite avanzar hacia modelos adaptativos, decisiones más fundamentadas y diseños más eficientes y seguros en proyectos de ingeniería geotécnica avanzada.
