Análise tridimensional de estruturas geotécnicas submetidas a reforço e drenagem / Three-dimensional analysis of geotechnical structures subject to reinforcement and drainage

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

Este trabalho visa o desenvolvimento e o aperfeiçoamento de técnicas numéricas que auxiliem no estudo do comportamento de estruturas geotécnicas tais como túneis, escavações a céu aberto e obras de contenção. Entre as medidas estabilizantes neste tipo de estruturas é comum a aplicação de reforços de geometria linear, tais como ancoragens e grampos. Adicionalmente, é utilizada também a aplicação de drenos com a finalidade de reduzir as poropressões e, conseqüentemente, aumentar as tensões efetivas. A técnica do Solo Grampeado é um claro exemplo da aplicação conjunta destas medidas de estabilização. O método dos elementos finitos (MEF) é a ferramenta numérica mais comumente utilizada na análise deste tipo de obra. No entanto, o uso deste método na simulação de inclusões de geometria linear não é uma tarefa simples. Inicialmente, a geração da malha de elementos finitos de uma análise convencional, especialmente em condições tridimensionais, é muito mais complicada e dispendiosa em termos de tempo na presença de inclusões. Isto torna mais complicada a análise de diferentes alternativas na fase de projeto, uma vez que cada configuração de inclusões em estudo demanda a geração de uma nova malha. Neste sentido, este trabalho estuda técnicas nas quais é permitido que as inclusões atravessem os elementos sólidos. Desta maneira, é possível analisar diferentes configurações de reforços e drenos utilizando uma única malha de fundo. Uma das técnicas estudadas corresponde ao método denominado embutido. Denomina-se assim porque a rigidez ou permeabilidade das inclusões é incorporada ou embutida nos elementos sólidos atravessados. No entanto, este método apresenta algumas desvantagens como a dificuldade de simular a interface solo-reforço e a dificuldade na aplicação de condições de contorno nas inclusões. Para superar estes inconvenientes, é apresentado um novo método denominado semi-embutido. Neste caso, as inclusões são conectadas à malha por meio de elementos de interface. Tais elementos de interface possuem um extremo conectado à inclusão e o outro extremo é ancorado num elemento da malha. Desta maneira, torna-se possível a simulação do contato solo-reforço e a aplicação de condições de contorno nas inclusões. Por outro lado, o estudo do efeito conjunto de reforços e drenos no comportamento de um maciço só é possível através de uma análise de deformação e fluxo acoplados. Neste tipo de análise é conveniente considerar o fluxo não saturado para avaliar a posição da linha freática. Por esta razão, torna-se necessária a modelagem do solo não saturado. No desenvolvimento deste trabalho, foi necessária a implementação e validação do programa de elementos finitos para a realização de análises acopladas incluindo a modelagem do solo não saturado. Este programa serviu de base para as implementações das técnicas de simulação de inclusões como reforços e drenos. Finalmente, foram realizadas análises de taludes hipotéticos com o objetivo de avaliar o efeito das inclusões e as disposições de reforço e drenos que representam maior contribuição na estabilidade do maciço.

ASSUNTO(S)

engenharia civil elementos finitos solo grampeado solo não saturado reforços e drenos

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