Tesis:
Método del centroide para calibración de modelos númericos tenso-deformacionales de presas bóveda
- Autor: CONDE LÓPEZ, Eduardo
- Título: Método del centroide para calibración de modelos númericos tenso-deformacionales de presas bóveda
- Fecha: 2022
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
- Departamentos: INGENIERIA CIVIL: HIDRAULICA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/74962/
- Director/a 1º: TOLEDO MUNICIO, Miguel Ángel
- Director/a 2º: Salete Casino, Eduardo
- Resumen: La seguridad de presas es un aspecto relevante en nuestra sociedad por la importancia de las funciones de las presas en la misma (generación de energía, abastecimiento de agua, laminación de avenidas, entre otras) y por la gravedad de las consecuencias de una avería grave o rotura de una presa.
Los análisis de seguridad de presas se basan fundamentalmente en modelos numéricos de base física o en modelos de datos. Los modelos numéricos de comportamiento son idealizaciones del conjunto presa-cimiento que permiten calcular la respuesta de la presa en situación normal frente a una determinada combinación de acciones. La comparación de dicha respuesta con la real de la presa, medida por los aparatos de auscultación, es el elemento principal para determinar el estado de seguridad de la estructura.
Estos modelos son los denominados Gemelos Digitales, que consisten en modelos digitales que permitan simular el funcionamiento de sistemas complejos presa-cimiento de manera que el gestor de una infraestructura pueda adelantarse a la aparición de determinados problemas, adoptando la mejor solución e implementándola en el menor tiempo posible. Proponemos denominar a estos modelos como Gemelos Digitales Sectorizados, ya que el modelo está dividido en zonas que tienen un comportamiento tenso-deformacional semejante, sin cambio apreciable de los parámetros representativos del material en el interior de cada zona o sector. Para que un Gemelo Digital Sectorizado sea útil debe reflejar lo más fielmente posible el funcionamiento real de la infraestructura a la que representa, y ahí estriba uno de los mayores problemas de la ingeniería civil, el desconocimiento de cómo se va a comportar realmente el conjunto presa-cimiento y de cómo éste va a evolucionar a lo largo del tiempo.
Esta Tesis ha explorado distintos métodos de calibración que permiten optimizar un modelo numérico de manera que se maximice su ajuste al comportamiento real. La calibración se realiza buscando el mejor ajuste del modelo a los datos registrados por el sistema de auscultación. Con el fin de comprobar la bondad y eficacia de los métodos de calibración en un entorno conocido, esta Tesis se ha desarrollado empleando inicialmente una presa bóveda sintética en la que tanto las variables de auscultación como las características de los distintos materiales son conocidas.
Los distintos métodos de calibración empleados han permitido obtener buenos resultados, pero a costa de unos importantes costes computacionales, crecientes vertiginosamente con el número de sectores del modelo. Por ello, se ha creado un método propio, el Mérodo de/ Cenfro/de, que permite obtener una aproximación de la solución similar y en algunos casos mejor que la obtenida por los otros métodos convencionales utilizados, pero con un tiempo de cálculo considerablemente menor.Una vez comprobado el buen resultado de la calibración con la presa sintética, se pasó a comprobar su eficacia en una presa real, obteniéndose también buenos resultados a pesar de la complejidad que introduce un conjunto presa-cimiento real.
La alta eficacia y el bajo coste computacional del Método efe/ Oenfro/de, principal aportación original de esta Tesis, abre la posibilidad práctica de calibrar Gemelos Digitales Sectorizados más complejos, con mayor número de sectores, que se aproximen mejor al comportamiento de una presa y una cimentación reales, especialmente en aquellos casos en que el cimiento presenta áreas con deformabilidad apreciablemente distinta.