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Title: Análise elastoplástica via MEF de problemas em solos reforçados.
Authors: Oliveira, Rodrigo Rodrigues Vieira de
metadata.dc.contributor.advisor: Nogueira, Christianne de Lyra
Keywords: Mecânica do solo
Geotêxteis
Análise numérica
Elastoplasticidade
Issue Date: 2006
Publisher: Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: OLIVEIRA, R. R. V. de. Análise elastoplástica via MEF de problemas em solos reforçados. 2006. 143 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2006.
Abstract: Uma estrutura de solo reforçado (ESR) é um sistema composto que envolve basicamente três componentes: o solo, o reforço e a interface solo-reforço. O desempenho da estrutura reforçada irá depender da interação entre estes componentes. Essa interação pode ser estudada através do monitoramento de um grande número de ensaios em escala de campo, ensaios de laboratório em escala reduzida ou em ensaios em centrífuga. Entretanto, o custo associado ao monitoramento adequado desses ensaios é elevado, de difícil execução, o que torna esse procedimento limitado. As análises paramétricas, via o Método dos Elementos Finitos (MEF), apresentam um menor custo e são uma alternativa efetiva à realização de um grande número de ensaios. A aplicação do MEF permite com certa facilidade investigar a influência das diversas configurações do sistema reforçado (tipo e quantidade de elementos de reforço, distribuição espacial dos elementos de reforço na massa de solo, etc) no comportamento mecânico de uma ESR, possibilitando ainda a obtenção da resposta do sistema reforçado até a ruptura. Para modelar uma ESR, via MEF, é preciso adotar uma formulação que leve em consideração a não linearidade física dos materiais, e, por conseguinte, a utilização de processos de solução de sistemas de equações não lineares e de esquemas de integração de tensão que satisfaçam, a nível global e local, as condições de equilíbrio e as equações constitutivas, respectivamente. Assim, o presente trabalho trata de uma modelagem não linear física de uma ESR e envolve implementações computacionais de modelos constitutivos elastoplásticos para representar de forma idealizada o comportamento do solo e da interface solo-reforço, e de esquemas de integração das relações constitutivas para esses elementos. Os exemplos estudados pelas implementações numéricas realizadas sugerem que a metodologia pode ser aplicada à solução de problemas práticos da Engenharia Civil.
metadata.dc.description.abstracten: Reinforced earth structure is a composite system that involves basically three components: the soil, the reinforcement and the soil-reinforcement interface. The performance of the reinforced structure will depend on the interaction among these components. This interaction can be studied by monitoring a sufficiently large number of full scale field tests, laboratory tests on reduced scale or in centrifuge tests. However, the cost of performing and monitoring these tests is very high, which turns this procedure inconvenient from a practical viewpoint. The parametric analyses, by Finite Element Method (FEM), are a cost effective alternative to a large number of tests. This method has the potential to allow us to examine the effects of changes in the configuration of the reinforced system (i.e., the type and quantity of the reinforcement, space distribution of the reinforcement elements into the soil structure, etc) and to model the complete response of a reinforced structure up to collapse. In order to model a reinforcement structure, by FEM, it is important to adopt a formulation that considers the nonlinear constitutive behavior of the materials. Therefore, it is necessary to adopt methods for the solution of nonlinear systems of equations, and schemes for integrating the constitutive relations that satisfy, at the global level and at the local level, the equilibrium and the constitutive equations, respectively. Thus, the present work presents a physical nonlinear formulation of reinforced earth structures. Moreover, this work involves computational implementations of elasto-plastic models to represent the idealized form of the constitutive behavior of the soil and the soilreinforcement interface, and computational implementations of integration schemes of the constitutive relations for these elements. The examples studied by the numeric implementations suggest that the methodology can be applied to the solution of practical Civil Engineering problems.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3127
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