Interação solo-estrutura e contribuições para modelagem viscoelástica dos solos
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Armando Cesar Campos Lavall
Gustavo Ferreira Simões
Edson Denner Leonel
Valério da Silva Almeida
Gustavo Ferreira Simões
Edson Denner Leonel
Valério da Silva Almeida
Resumo
Tradicionalmente, as estruturas de edifícios são projetadas sob a hipótese simplificada de
fundações fixas a elementos indeslocáveis, idealizados como apoio ou engaste. Neste trabalho,
propõe-se um procedimento racional de análise de interação solo-estrutura que incorpora os
efeitos não lineares geométricos dos pórticos aos recalques do solo. Atenção especial é
destinada às fundações rasas sujeitas aos recalques por adensamento. Para essa finalidade,
descrevem-se os modelos viscoelásticos de Kelvin-Voigt, Boltzmann e Zener. As análises são
realizadas considerando-se acoplamento iterativo que compatibiliza os deslocamentos entre os
sistemas baseados no Método dos Elementos Finitos e no Método dos Elementos de Contorno.
As equações do Método dos Elementos Finitos são resolvidas por meio do método de Newton-
Raphson. A solução fundamental de Mindlin é utilizada para a descrição do meio semi-infinito.
Para a representação do solo em modelo viscoelástico, reescrevem-se as equações de contorno
em termos de tensões e deslocamentos. Reformula-se o método dos elementos de contorno,
para se descrever os métodos de Kelvin-Voigt, Boltzmann e Zener, em termos de tensões e
deslocamentos, considerando-se as interferências ocasionadas pelos efeitos de grupos entre
sapatas. Implementam-se rotinas computacionais em Matlab©. Estudam-se exemplos
hipotéticos de edifícios afetados pelo adensamento. Os resultados obtidos são consistentes no
que tange à boa aproximação dos métodos viscoelásticos e à redistribuição esperada para os
esforços nos elementos estruturais.
Abstract
Traditionally, building structures are designed under the simplified assumption of fixed
foundations with immovable elements, idealized as simple or fixed supports. In this study, a
rational procedure for soil-structure interaction analysis is proposed, incorporating the
geometric nonlinear effects of frames on soil settlements. Special attention is given to shallow
foundations subject to consolidation settlements. For this purpose, the Kelvin-Voigt,
Boltzmann, and Zener viscoelastic models are described. The analyses are performed
considering iterative coupling that makes the displacements compatible between systems based
on the Finite Element Method and the Boundary Element Method. The Finite Element Method
equations are solved using the Newton-Raphson method. Mindlin's fundamental solution is
used to describe the semi-infinite medium. To represent the soil in a viscoelastic model, the
boundary equations are rewritten in terms of stresses and displacements. The Boundary Element
Method is reformulated to describe the Kelvin-Voigt, Boltzmann, and Zener methods in terms
of stresses and displacements, considering the interferences caused by group effects between
footings. Computational routines are implemented in Matlab©. Hypothetical examples of
buildings affected by consolidation are studied. The results obtained are consistent with a good
approximation of viscoelastic methods and the expected redistribution of forces in the structural
elements.
Assunto
Engenharia de estruturas, Edifícios - Normas, Fundações (Engenharia) - Processamento de dados, Cálculos numéricos - Processamento de dados, Método dos elementos finitos - Projetos, MATLAB (Programa de computador), Mecânica do solo - Modelos matemáticos
Palavras-chave
Interação solo-estrutura, Adensamento, Acoplamento MEF-MEC, Viscoelasticidade, Não-linearidade geométrica