[pt] Nesta tese, a teoria dos meios contínuos generalizados de Cosserat é proposta como uma base para a modelagem em mecânica das rochas. Para tanto, um estudo crítico do tema foi realizado, buscando identificar os modelos que se afiguravam como mais adequados, bem como alcançar uma melhor compreensão dos mesmos. Salientados foram alguns problemas em mecânica das rochas e geologia estrutural, com os quais se objetivou estabelecer a essência da motivação de uso da mecânica de Cosserat nessas áreas: a estruturação intrínseca, em qualquer escala, dos maciços rochosos. Desenvolveu-se um programa de elementos finitos, no qual modelos foram implementados, com a finalidade de tornar possível a modelagem computacional de materiais elásticos, elastoplásticos e viscoelásticos de Cosserat. Alguns desses modelos são específicos para modelar maciços rochosos fraturados como meios contínuos generalizados equivalentes. As formulações são apresentadas e as respectivas implementações computacionais descritas. Características distintivas do programa, como a utilização de algoritmos explícitos ( de relaxação dinâmica e viscosa ) na solução das equações de equilíbrio discretas, são ressaltadas. Seus novos aspectos de convergência e estabilidade, tendo em vista a formulação generalizada da mecânica do meio, são estabelecidos. São feitas validações e comparações de resultados do programa com soluções analíticas, numéricas e de experimentos. Na discussão desses exemplos buscou-se realçar os seus aspectos relevantes para a análise de problemas tanto em mecânica das rochas como em geologia estrutural. Finalmente, tendo em vista uma preocupação com a futura utilização prática da mecânica de Cosserat, foi desenvolvido um procedimento de cálculo dos módulos elásticos de contínuos generalizados equivalentes a maciços rochosos com padrão regular de fraturamento. / [es] En esta tese se propone la teoría de los medios continuos generalizados de Coserat como base para um modelo en mecánica de las rocas. Para esto, se realizó primeramente un estudio crítico del tema fue realizado, identificando y estudiando los modelos que se presentaban como más adecuados. Se resaltan algunos problemas en mecánica de las rocas y geología extructural, explicando las características que motivaron el uso de la mecánica de Coserat en esas áreas: la extructuración intrínseca, en cualquer escala, de los macizos rocosos. Se dearrolló se un programa de elementos finitos, para facilitar la modelación computacional de materiales elásticos, elastoplásticos y viscoelásticos de Coserat. Algunos de esos modelos son específicos para modelar macizos rocosos fracturados como medios continuos generalizados equivalentes. Se presentan las formulaciones y se describen sus respectivas implementaciones computacionale. Se resaltan las características distintivas del programa, como son la utilización de algoritmos explícitos ( de relajación dinámica y viscosa ) en la solución de las ecuaciones de equilibrio discretas. Se establecen los nuevos aspectos de convergencia y estabilidad, considerando la formulación generalizada de la mecánica del medio. Se evalúan y comparan los resultados del programa con soluciones analíticas, numéricas y experimentales. Finalmente, llevando en cuenta la preocupación con la futura utilización práctica de la mecánica de Coserat, fue desarrollado un procedimiento de cálculo de los módulos elásticos de continuos generalizados equivalentes a macizos rocosos con padrón regular de fractura.

[pt] O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um procedimento numérico para a análise sequencial estática e dinâmica de barragens de terra, durante as principais fases da vida da estrutura:construção, enchimento do reservatório e carregamentos sísmicos. A modelagem numérica é feita mediante o método dos elementos finitos, incorporando as não linearidades dos materiais através de módulos dependentes do nível de tensões, para a análise estática, e do nível de deformações para a análise dinâmica. Inicialmente são apresentadas as características do comportamento de barragens de terra submetidos a carregamentos estáticos e dinâmicos. Apresentam-se também alguns dos fatores que influenciam a resposta estática e dinâmica deste tipo de estrutura geotécnica. Em seguida apresentam-se as formulações e implementações numéricas realizadas para a análise sequencial, estática e dinâmica, por elementos finitos. Desenvolveu-se neste trabalho um programa de microcomputador para análise de barragens considerando varias opções como elementos infinitos, elementos de interface, contornos viscosos, etc. Outras obras de terra e problemas geotécnicos, além de barragens, podem também serem analisadas por este programa, de caráter bastante geral. Finalmente ilustra-se a aplicabilidade do programa e procedimentos implementados, através da previsão do comportamento da Barragem de Recreta, localizada no Peru. Os resultados desta análise, considerando no estudo dinâmico o registro disponível do terremoto de Lima (1974), são apresentados e discutidos. / [en] This work presents the development of numerical procedures for static and dynamic sequential analysis of earth dams during the main phases of their life: construction, reservoir filling and seismic loading. The numerical modeling is performed using the finite element method with material modulus that exhibit either stress state (static analysis) or strain state (dynamic analysis) dependency. General behavior characteristics of earth dams subjected to static and dynamic loads are initially presented. The main factors influencing the static and dynamic responses are also indicated e briefly discussed.Mathematical formulations and the numerical algorithms considered in the development of a computer code specially written for this research, such as interface elements, infinite elements, viscous boundaries, etc., are fully described with several illustrative examples to validate their application. The prediction of both static and dynamic responses of the Recreta Dam, in Peru, is also carried out considering the available seismic records of the Lima earthquake, occurred in 1974. The computed numerical results indicate that the computer program is reliable, efficient and potentially useful for other geotechnical applications. / [es] Este trabajo presenta el desarrollo de un procedimiento numérico para el análisis secuencial estático y dinámico de dique de tierra, durante las principales fases de la vida de la extructura:construción, llenado del reservatorio y cargas sísmicas. La modelación numérica se realiza mediante el método de los elementos finitos, incorporando las no linealidades de los materiales a través de módulos dependientes del nível de tensiones, para el análisis estático, y del nível de deformaciones para el análisis dinámico. Inicialmente se presentan las características del comportamiento de dique de tierra sometidos a sobrecargas estáticas y dinámicas. Se presentan también algunos de los factores que influyen en la respuesta estática y dinámica de este tipo de extructura geotécnica. En seguida se presentan las formulaciones e implementaciones numéricas realizadas para el análisis secuencial, estático y dinámico, por elementos finitos. Se desarrolló en este trabajo un programa de microcomputador para el análisis de dique considerando varias opciones como elementos infinitos, elementos de interface, contornos vizcosos, etc. Otras obras de tierra y problemas geotécnicos, además de dique, pueden también ser analizadas por este programa, de carácter bastante general. Finalmente se ilustra la aplicabilidad del programa y los procedimentos implementados, a través de la previsión del comportamiento del Dique de Recreta, localizada en el Peru. Los resultados de este análisis, considerando en el estudio dinámico el registro disponible del terremoto de Lima (1974), son presentados y discutidos.