11 |
[pt] DESENVOLVIMENTO DE PROCEDIMENTOS NUMÉRICOS PARA ANÁLISE DE INFILTRAÇÃO E ESTABILIDADE DE TALUDES EM BACIAS DE DRENAGEM / [en] DEVELOPEMENT OF NUMERICAL PROCEDURES FOR THE ANALYSIS OF INFILTRATION AND SLOPE STABILITY IN CATCHMENT BASINSMARCELO MIQUELETTO 02 April 2008 (has links)
[pt] Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma
ferramenta numérica para avaliação do fluxo saturado-não
saturado em encostas de grandes dimensões, com aplicação na
análise de estabilidade dessas áreas. Emprega-se o método
dos elementos finitos na solução da equação de Richards,
considerando a carga de pressão como variável primária e
utilizando formulação adequada para minimização dos
problemas de conservação de massa, freqüentemente,
associados a esse fato. O modelo constitutivo utilizado
para a curva característica e função de condutividade
hidráulica é o proposto por Van Genuchten (1980). Para
solução da não-linearidade, emprega-se um método quasi-
Newton (BFGS). Com o objetivo de minimizar os requisitos de
memória computacional, utiliza-se esquema de armazenamento
de matriz esparsa, associado ao método de gradiente
biconjugado, na solução do sistema de equações.
Paralelamente, é apresentado algoritmo de geração de malha
tridimensional de elementos finitos, a partir de uma malha
superficial de triângulos, representativa da topografia.
Análises numéricas são executadas com a finalidade de
validação do código gerado, comparando-se os resultados
obtidos com aqueles gerados por outros programas já
consagrados na literatura técnica. É proposta metodologia
para geração de mapas de susceptibilidade a escorregamentos
translacionais rasos, empregando-se o método do talude
infinito, associado à estrutura da malha de elementos
finitos e aos resultados do problema de fluxo, incorporando-
se, assim, o efeito do estado de não saturação na
resistência do material. / [en] The aim of this work is to develop a numerical tool for the
analysis of saturated-unsaturated flow in large scale
natural slopes, applied to the study of the stability of
these areas. The finite element method is applied to solve
the Richard`s equation, taking into account the pressure
head as the primary variable and using an adequate
formulation to minimize the mass conservation issues. The
constitutive model used to the characteristic curve and
hydraulic constitutive function is the one presented by van
Genuchten (1980). A quasi-Newton method (BFGS) is applied
for the solution of the non-linearity. A sparse matrix
storage scheme, with the objective of reducing the
computational memory requirements, is associated to the bi-
conjugated gradient method for the solution of the system
of equations. An algorithm of finite elements mesh is
presented, which generates the 3D mesh from a triangle
superficial mesh representing the relief. Numerical
analyses are performed in order to validate the code, by
comparing the results with those generated by others widely
known codes presented in the technical literature. A
methodology for the generation of susceptibility maps to
shallow translational landslides is delineated, which
employs the infinite slope method to the finite elements
mesh structure and the flow problem results, considering
the effect of the unsaturated state in the material
strength.
|
12 |
[pt] ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE TALUDES SOLAPADOS POR VOÇOROCAMENTO / [en] STABILITY ANALYSIS OF SOIL SLOPES UNDERMINED BY VOÇOROCASCARLOS ATALIBA BORGES SILVEIRA 01 November 2001 (has links)
[pt] Neste trabalho o método dos elementos finitos é empregado
para analisar a estabilidade de taludes em solo solapados
por voçorocas. Muitos dos deslizamentos de solo que ocorrem
em taludes e encostas têm sido causados pelo fenômeno de
voçorocas, o resultado de um processo de erosão de solos
muito complexo. Uma breve revisão sobre a formação e o
crescimento de voçorocas, bem como sobre os seus efeitos na
estabilidade de taludes em solo, é feita neste trabalho.
Exemplos ilustrativos da aplicação desta técnica para
alguns casos de taludes e encostas erodidos por voçorocas
são apresentados, incluindo-se duas análises numéricas da
estabilidade de encostas situadas na cidade de Goiânia -
GO. Dificuldades numéricas devido à baixa taxa de
convergência da solução nas proximidades do colapso do
talude são também discutidas. / [en] In this work the finite element method is employed to
analyze the stability of soil slopes undermined by voçorocas
(gulling). Many of the shear slides occurred in both
natural slopes and embankments have been caused by the
phenomenon of voçorocas, the outcome of a very complex soil
erosion mechanism. A brief review about the formation and
growing of voçorocas, as well as an overview of their
effects on soil slope stability, are made in this work.
In the numerical simulation by the finite element method,
the potential slip surface is identified through the
progressive formation of a region of yielded soil as the
erosion process advances. A simple model, consisting of
incremental excavations of soil near the foot of the slope,
is used in this work to represent the undermining mechanism.
Illustrative examples of this technique are presented for
some cases of natural soil slopes eroded by voçorocas in
the city of Goiania - GO. Numerical difficulties due to the
poor convergence of the solution near the soil collapse are
also discussed.
|
13 |
[pt] AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE ESCAVAÇÃO GRAMPEADA INSTRUMENTADA EM SOLO DE PEDREGULHO / [en] EVALUATION OF THE BEHAVIOR OF AN INSTRUMENTED SOIL NAILED EXCAVATION IN GRAVEL SOILFERNANDO CHAVEZ CARMEN 01 February 2022 (has links)
[pt] Nos últimos anos na cidade de Lima as escavações profundas alcançaram
uma presença maior, devido à recente demanda pela construção de edifícios altos e
centros comerciais com vários níveis de subsolos, onde utilizam-se
preferencialmente as cortinas atirantadas para a contenção dos solos. No entanto, a
técnica de solo grampeado mostra-se como uma alternativa interessante, dado que
também permite fornecer suporte lateral e limitar os movimentos do solo. A técnica
consiste em reforçar o bloco do solo atrás da parede através das inclusões passivas,
criando uma estrutura de gravidade consistente que permite aumentar a resistência
geral ao cisalhamento e restringir os deslocamentos. Este estudo de caso procura
avaliar os deslocamentos horizontais em uma escavação de 15m de altura em um
entorno urbano, onde o solo é predominantemente de pedregulho denso mal
graduado, parte do depósito aluvial do Conglomerado de Lima. A estimativa dos
parâmetros de resistência baseou-se em ensaios de cisalhamento direto in situ em
grande escala e ensaios de arrancamento encontrados na literatura. O
acompanhamento dos deslocamentos ao longo do processo construtivo, foi
realizado a través de inclinômetros instalados no perímetro, em locais estratégicos
para avaliar os deslocamentos mais críticos na escavação. A avaliação de erros
sistemáticos em inclinômetros é também abordada no estudo. Complementarmente,
realizaram-se análises numéricas com programas de equilíbrio limite e elementos
finitos, que permitiram avaliar os fatores de segurança e os deslocamentos com o
objetivo de comparar os dados de campo com os resultados calculados. Através de
análise paramétrica e calibração do modelo foi possível conhecer a influência dos
parâmetros geotécnicos e geométricos de escavações profundas grampeadas. / [en] In recent years in the city of Lima, the execution of deep excavations growth,
due to the recent demand for the construction of high-rise buildings and shopping
malls having various levels of basements, where anchorage walls systems are
preferably used to soil retention. However, the soil nailing technique is an
interesting alternative, by reason to provide lateral support and limit movements.
The soil nailing technique consists of reinforcing the soil block behind the wall
through passive inclusions, producing a consistent gravity structure that allows the
increas of the shear strength and restricting displacements. This case study aims to
evaluate the horizontal displacements generated in a 15m high deep excavation in
an urban environment, where the existing soil is predominantly of poorly graded
dense gravel, component of the alluvial deposit of the Lima Conglomerate. The
estimate of strength parameters for this type of soil was based on large-scale in situ
direct shear tests and pullout tests found in the literature. The monitoring of
displacements throughout the construction process was carried out using vertical
inclinometers installed on the perimeter, in strategic locations to assess the most
critical displacements that the excavation could experience. The evaluation of
systematic errors in inclinometers is also approached in the study. In addition,
numerical analyzes were carried out with limit equilibrium and finite element
programs, which allowed evaluating the safety factors and displacements in order
to compare the field data with the calculated results. Through parametric analysis
and model calibration, it was possible to know the influence of geotechnical and
geometric parameters of nailed deep excavations.
|
14 |
[en] REACTIVATION OF GEOLOGICAL FAULTS WITH DISCRETE AND DISTRIBUTED NUMERICAL MODELS / [pt] REATIVAÇÃO DE FALHAS GEOLÓGICAS COM MODELOS NUMÉRICOS DISCRETOS E DISTRIBUÍDOJULIO ALBERTO RUEDA CORDERO 03 September 2015 (has links)
[pt] Em reservatórios complexos com descontinuidades geológicas como falhas, os riscos na produção de petróleo e gás pelos métodos de injeção frequentemente utilizados são maiores. Um dos fenômenos que pode acarretar graves problemas de perda de produção e acidentes ambientais é a reativação de falhas geológicas. Isto ocorre devido às variações de tensões induzidas na formação, as quais podem ser suficientemente altas para reativar as falhas e modificar significativamente o comportamento do reservatório, gerando uma das situações mais críticas na indústria de petróleo. Nessa dissertação investiga-se através do método dos elementos finitos o fenômeno de reativação de falhas com base em modelos de representação explícita da falha através de elementos de interface. Adota-se ainda para efeitos de comparação uma modelagem da falha por meio de uma zona de falha através do conceito de contínuo equivalente. Uma metodologia com base em uma análise poro-elastoplástica desacoplada que permite estimar as pressões limite para a reativação durante a produção em reservatórios de petróleo de uma maneira versátil e eficiente foi empregada nas situações investigadas através do simulador Abaqus. Para tal, foram implementadas uma série de rotinas para incorporar ao programa Abaqus novos elementos de interface, governados pelo modelo constitutivo de Mohr-Coulomb. A metodologia apresentada foi avaliada e verificada através da simulação de um modelo sintético com falha normal comparando os resultados com uma solução analítica simplificada e com os resultados obtidos com o simulador de elementos finitos AEEPECD (Costa, 1984). São apresentados alguns exemplos de aplicação representando a falha com elementos de interface e como um contínuo equivalente. Os resultados obtidos nas análises demonstram a aplicabilidade da metodologia a problemas de campos reais. / [en] In complex reservoirs with geological discontinuities, such as faults, the risk in the production of oil and gas are increase by the injection methods frequently used. The injection and depletion processes induce stress variations in the formation. These can be high enough to reactivate faults and significantly modify the behavior of the reservoir, bringing on one of the most critical situations in the oil industry. In this context, this dissertation investigates the phenomenon of fault reactivation by employing the finite element method based on an explicit representation of the fault with interface elements. In addition, a fault zone model based on an equivalent continuum approach is adopted for comparison. The pressure limits during production of oil reservoirs considering fault reactivation are determined from pore-elastoplastic uncoupled analyses with the software Abaqus. With this purpouse, interfaces elements with Mohr-Coulomb constitutive model were implemented through user subroutine in Abaqus to represent, in an approximate way, the fault behavior. In addition, other tools were developed to facilitate the generation of the models to be analyzed. The presented methodology was evaluated and verified through the simulation of a synthetic model with a normal fault. The results were compared with a simplified analytical approach and the results obtained by finite element simulator AEEPECD (Costa, 1984). Some examples of applications are presented, in which faults are represented using interface elements and alternatively, through an equivalent continuum approach. The analysis results demonstrate the applicability of the methodology to real fields.
|
15 |
[en] A COUPLED MODEL FOR TWO-PHASE FLOW THROUGH ELASTOPLASTIC POROUS MEDIA / [pt] UM MODELO ACOPLADO PARA FLUXO BIFÁSICO EM MEIOS POROSOS ELASTOPLÁSTICOSNELSON INOUE 21 December 2005 (has links)
[pt] Este trabalho estuda um modelo acoplado de deformação e
fluxo, baseado na teoria de Biot, para solos saturados e
não saturados, porém levando-se em consideração a não
linearidade física do solo. Na condição não saturada o
fluxo do fluido pode ser considerado bifásico ou
monofásico. No caso de fluxo bifásico o modelo calcula
simultaneamente a pressão de água e do ar, possibilitando
assim, a avaliação dos valores da sucção. O grau de
saturação é então determinado a partir dos valores obtidos
de sucção. Uma vez conhecido o grau de saturação é
possível avaliar a permeabilidade relativa do solo para o
fluxo de água e ar, tornando o problema não linear em
relação à permeabilidade. No problema de fluxo monofásico
a pressão de ar é mantida constante, assumindo-se o valor
da pressão atmosférica. O comportamento não linear da
relação tensão-deformação em solos não saturados é
avaliado pelo modelo básico de Barcelona (BBM), baseado na
teoria da plasticidade e conceitos de comportamento de
solos no estado crítico. Este modelo pode ser compreendido
como uma generalização do modelo Cam Clay freqüentemente
usado para representação do comportamento mecânico de
solos saturados. A influência da sucção na resistência ao
cisalhamento de solos não saturados é verificada por meio
de algumas aplicações numéricas. Neste trabalho, a não
linearidade física de solos secos e saturados também é
simulada através do modelo elastoplástico de Lade & Kim. / [en] This dissertation studies a coupled flow and deformation
model for saturated and non-saturated soils, based on
Biot`s theory but taking into account the nonlinear
material behavior of soil. In the non-saturated condition
the fluid flow can be considered either as a two-phase or
an one-phase problem. In the two-phase case, the model
calculates the pressure of air and water simultaneously,
thus permitting the evaluation of the pore suction values
and the degree of saturation. Once known, the degree of
saturation is used for the determination of the relative
permeability of the soil considering the flow of water and
air, solving a problem that is nonlinear with respect to
permeability. In the one-phase flow, the pressure of air
is kept constant and equal to the atmospheric pressure.
The stress-strain nonlinear behavior of non-saturated
soils is modeled through the basic Barcelona model (BBM
model) based on plasticity theory and concepts from the
critical state behavior of soils. This model may be
understood as an extension of the modified Cam Clay model
frequently used for representation of the mechanical
behavior of saturated soils. The suction influence on the
shear resistance of non-saturated soils is examined
through some numerical applications. In this work, the
material nonlinearity of dry or saturated soils is also
simulated through the Lade & Kim elastoplastic model.
|
16 |
[en] INVESTIGATION OF HYDRAULIC FRACTURING THROUGH ANALYTICAL AND NUMERICAL MODELS / [pt] INVESTIGAÇÃO DO FRATURAMENTO HIDRÁULICO POR MODELAGENS ANALÍTICA E NUMÉRICARENATO GUTIÉRREZ ESCOBAR 22 November 2016 (has links)
[pt] O processo de fraturamento hidráulico tem sido amplamente usado para aumentar o volume de petróleo e gás extraído na indústria petroleira. Durante a injeção de fluido, uma região determinada do reservatório é fraturada com a finalidade de aumentar a permeabilidade do meio poroso, de tal forma que o fluxo do fluido desde o reservatório para o poço seja favorecido notoriamente. Porém, este processo pode ocasionar danos ambientais tais como contaminação de aguas subterrâneas, vazamentos de gás, fraturas indesejadas nas camadas capeadoras pela injeção de agua e atividade sísmica fazendo primordial um estudo rigoroso do fraturamento hidráulico com a finalidade de reduzir os riscos potenciais associados a esta operação. Umas das metodologias usadas para projetar o fraturamento hidráulico é a simulação computacional. É possível determinar o volume injetado e a potência da bomba de injeção necessária para obter a geometria de fratura (comprimento, abertura e altura) desejada. A modelagem numérica através de elementos coesivos acoplados do processo de fraturamento hidráulico pode ser efetuada considerando o processo transiente ou permanente, tendo geometrias da fratura e curvas de injeção diferentes. Neste trabalho foi simulado numericamente o modelo KGD nos regimes de fluxo transiente e permanente para dois casos de estudo, (1) injeção numa única camada e (2) injeção em três camadas com contraste de tensões e poropressões entre elas. O estudo numérico foi desenvolvido usando o método dos elementos finitos com modelo de zona coesiva no software Abaqus o qual foi comparado com as soluções analíticas do KGD no regime dominado pela rigidez (Vértice-K) para uma camada e de Simonson e Fung para três camadas. / [en] The hydraulic fracturing process has been widely used to improve oil and gas recovery in the petroleum industry. During the fluid injection, the desired section of rock formation is fractured in order to increase the permeability of the medium that can facilitate the flow of oil to a producing well. However, this process can lead to potential environmental risks such as seismic activity, unwanted fractures in cap layers by water injection, water contamination and gas leakage making primordial to develop a rigorous study in order to reduce this environmental risks associated to hydraulic fracturing. One of the studies developed to design the hydraulic fracturing is computational simulation to determine the fluid volume and hydraulic horsepower required in order to produce the wanted fracture geometry (length, opening and height). The numerical modelling of fracturing process by using fully coupled cohesive element hydraulic can be carried out considering either a steady state or a transient analysis, which modify the fracture geometry and injection pressure. In this work, the KGD model is simulated in transient and steady analysis for two cases: (1) injection in a single layer formation and (2) injection in tri-layered formation with stress and porepressure contrast between them. The numerical simulation of a hydraulic fracturing is carried out using the finite element method with the zone cohesive model in Abaqus whose results are compared with analytical solutions of toughness-dominated propagation regime for the one layer formation model and Simonson and Fung analytical solutions for tri-layered formations model.
|
17 |
[en] IMPLEMENTATION OF PLANE HYBRID FINITE ELEMENTS FOR THE ANALYSIS OF THIN OR MODERATELY THICK PLATES AND SHELLS / [pt] IMPLEMENTAÇÃO DE ELEMENTOS FINITOS HÍBRIDOS PLANOS PARA A ANÁLISE DE PLACAS E CASCAS FINAS OU MODERADAMENTE ESPESSASRENAN COSTA SALES 10 December 2021 (has links)
[pt] A formulação híbrida dos elementos finitos, proposta por Pian, com
base no princípio variacional de Hellinger-Reissner, mostrou-se uma ótima
alternativa para a construção de elementos finitos eficientes que atendessem
a condições tanto de compatibilidade como de equilíbrio. O potencial de
Hellinger-Reissner consiste na aproximação de dois campos: um campo tensões
que satisfaz, a priori, as equações diferenciais homogêneas de equilíbrio
do problema, e um campo de deslocamentos que atende a compatibilidade
ao longo do contorno. O conjunto de funções não-singulares que satisfazem
as equações governantes de um problema é conhecido como soluções fundamentais
ou soluções de Trefftz, e é a base para a interpolação do campo de
tensões no método híbrido de elementos finitos. O presente trabalho apresenta
uma metodologia geral para a formulação de uma família de elementos
finitos híbridos poligonais de membrana para problemas de elasticidade bidimensional,
assim como elementos finitos híbridos simples e eficientes a para
análise numérica de problemas de placa de Kirchhoff e Mindlin-Reissner.
Algumas contribuições conceituais são introduzidas nas soluções fundamentais
para a correta concepção dos elementos híbridos em problemas de placa
espessa. O desempenho dos elementos é avaliado através de alguns exemplos
numéricos, os quais os resultados são confrontados com os de outros
elementos encontrados na literatura. / [en] The hybrid finite element formulation, proposed by Pian, on the
basis of the Hellinger-Reissner variational principle, has proved to be a
good alternative for the development of efficient finite elements that best
attend compatibility and equilibrium conditions. The Hellinger-Reissner
potential assumes two trial fields: a stress field that satisfies the equilibrium
homogenous differential equation in the domain and a displacement field
that attends the compatibility along the boundary. The set of nonsingular
functions that satisfy the governing equations of the problem is known as
Trefftz or fundamental solutions. This work presents a general methodology
for the formulation of a family of polygonal hybrid elements for plane strain
problems, as well as simple and efficient plate elements for the numerical
evaluation of Kirchhoff and Mindlin-Reissner plate problems. Conceptual
approaches are introduced for the correct use of fundamental solutions in
the plate elements formulation. The performance of the proposed hybrid
elements is assessed by means of several numerical examples from the
literature.
|
18 |
[es] ESTUDIO DEL MÉTODO HÍBRIDO DE LOS ELEMENTOS DE CONTORNO Y PROPUESTA DE UNA FORMULACIÓN SIMPLIFICADA / [pt] ESTUDO DO MÉTODO HÍBRIDO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO E PROPOSTA DE UMA FORMULAÇÃO SIMPLIFICADA / [en] STUDY OF THE HYBRID BOUNDARY ELEMENT METHOD AND THE PROPOSAL OF A SIMPLIFIED FORMULATIONRICARDO ALEXANDRE PASSOS CHAVES 19 February 2001 (has links)
[pt] O Método Híbrido dos Elementos de Contorno foi formulado em
1987. Desde então, este método tem sido aplicado com
sucesso a diversos tipos de problemas de elasticidade e
potencial, inclusive problemas dependentes do tempo. Porém,
alguns aspectos importantes do método permaneceram abertos
a investigação.
Esta dissertação apresenta três contribuições, com
desenvolvimentos feitos para problemas de elasticidade, mas
prontamente extensíveis a problemas de potencial. Numa
primeira etapa, desenvolve-se uma expressão para os
resultados de deslocamentos no domínio, levando-se em conta
corretamente a parcela de deslocamentos de corpo rígido.
A partir deste primeiro desenvolvimento, é proposta
uma formulação simplificada do método, na qual uma matriz
de flexibilidade é obtida diretamente, num procedimento que
dispensa qualquer tipo de integração. Esta nova formulação,
como mostrado nos exemplos numéricos, é extremamente
precisa e de simples implementação computacional. No
entanto, por não ter uma base variacional, esta formulação
conduz a uma matriz de rigidez não-simétrica.
Na terceira contribuição, o Método Híbrido dos
Elementos de Contorno e o Método Híbrido Simplificado dos
Elementos de Contorno são aplicados a problemas gerais de
meio infinito, para qualquer tipo de condições de contorno.
Para isto é mostrado que as propriedades espectrais de
ambos os métodos estão interrelacionadas.
Apresenta-se um grande número de resultados
numéricos de problemas bidimensionais, para validação dos
desenvolvimentos teóricos realizados. / [en] The hybrid boundary element method was introduced in 1987.
Since then, the method
has been applied successfully to different problems of
elasticity and potential, including time-dependent
problems. However, some important aspects of the method
have remained open to
investigation.
This dissertation consists in a threefold contribution,
with developments outlined for
elasticity, but readily extensible to potential problems.
The first step is aimed at improving the
expression of displacement results in the domain by taking
correctly into account the amount
of rigid body movements.
Based on the assessment of displacements, a simplified
formulation of the method is
proposed, in which a flexibility-like matrix is directly
obtained, in a procedure that requires no
integration at all. This novel formulation, as shown in the
numerical examples, is extremely
accurate and rather inexpensive. Since it lacks a
variational basis, however, the method leads to
a non-symmetric stiffness matrix.
In a third step, both hybrid and simplified boundary
element methods are extended to
general problems in an infinite domain, for any type of
boundary conditions. It is shown that
the matrices of both methods are spectrally interrelated.
A large number of numerical results of two-dimensional
problems validate the
theoretical achievements. / [es] El Método Híbrido de los Elementos de Contorno fue formulado en 1987. Desde entonces, este método ha sido
aplicado con éxito a diversos tipos de problemas de elasticidad y potencial, incluso en problemas dependientes
del tiempo. No obstante, algunos aspectos importantes del método han permanecido abiertos a la investigación.
Esta disertación presenta tres contribuciones, desarrolladas para problemas de elasticidad, pero perfectamente
extendibles a problemas de potencial. En una primeira etapa, se desarrolla una expresión para los resultados de
deslocamientos en el dominio, teniendo en cuenta la parcela correcta de deslocamientos del cuerpo rígido. A partir
de este primer desarrollo, se propone una formulación simplificada del método, en el cual, se obtiene una matriz
de flexibilidad diretamente, a través de un procedimiento que dispensa cualquier tipo de integración. Esta nueva
formulación, como muestran los ejemplos numéricos, es extremamente precisa y de simple implementación
computacional. Sin embargo, por no tener una base variacional, esta formulación conduce a una matriz de rígidez
no simétrica. En la tercera contribución, se aplican el Método Híbrido de los Elementos de Contorno y el Método
Híbrido Simplificado de los Elementos de Contorno a problemas gerales de medio infinito, para cualquier tipo de
condiciones de contorno. Para ello, se demuestra que las propriedads espectrales de ambos métodos están
interrelacionadas. Con el objetivo de evaluar los desarrollos teóricos aquí abordados se presentan un gran número
de resultados numéricos de problemas bidimensionales.
|
19 |
[en] IMPLEMENTATION OF NUMERICAL PROCEDURES FOR THE ANALYSIS OF DRAINING ELEMENTS IN SOILS / [pt] IMPLEMENTAÇÃO DE PROCEDIMENTOS NUMÉRICOS PARA A ANÁLISE DE ELEMENTOS DRENANTES EM SOLOSHEBER AUGUSTO COTARELLI DE ANDRADE 12 December 2003 (has links)
[pt] Esta pesquisa visa o desenvolvimento de uma ferramenta
numérica capaz de simular a inclusão de elementos drenantes
em solos, sejam eles representados por drenos
subhorizontais ou poços, constituindo sistemas de drenagem
amplamente utilizado em estabilidade de encostas, túneis,
escavações e outros. A implementação foi gerada nos
programas de fluxo SWMS_2D e SWMS_3D (Simunek e outros,
1994). A formulação proposta considera a equação de fluxo
do elemento drenante e a estratégia numérica de sua
inclusão na equação de fluxo do solo pelo método dos
elementos finitos. Algumas análises numéricas foram
realizadas visando a validação do algoritmo. Para os poços
foram analisados os casos confinados e não confinados e
em regime permanente e transiente, comparando as soluções
numéricas obtidas com as soluções analíticas de Theis
(1935) (Freeze, 1979), para aqüífero confinado, e de
Neumann (1975), para aqüífero não confinado. Para os drenos
subhorizontais, propõe - se aqui uma metodologia de análise,
levando em consideração os parâmetros hidráulicos e
geométricos de um elemento de dreno. Sua aplicação atual
não requer muito rigor e este estudo vem com a proposta de
ser uma ferramenta geotécnica na fase de projeto de uma
obra. / [en] This research aims at the development of a numerical tool
capable to simulating the inclusion of draining elements in
soils. These elements are represented by subhorizontais
drains or wells, constituting systems geotechnical
widely used in stability of slopes, tunnels and other
problems. The implementation was based in the finite
elements programs of flow SWMS_2D and SWMS_3D (Simunek e
outros, 1994). The proposed formulation considers the
equation of flow of the draining element and the numerical
strategy of its inclusion by using the method finite
elements. A few numerical analyses were carried out aiming
at the validation of the proposed algorithm. For the wells,
the confined and unconfined cases and in permanent and flow
transient conditions have been analyzed, comparing the
obtained numerical solutions with the analytical one by
Theis (1935) (Freeze, 1979), for water-bearing confined,
and one by Neumann (1975), for water-bearing unconfined.
For the subhorizontais drains, an analysis methodology is
proposed here, taking in to consideration the hydraulical
and geometric parameters of a drain element. In this case
illustrative examples are presented. The implementation
carried out is a simplified one but is should be adequate
for the design of geotechnical structures.
|
20 |
[pt] ESTABILIDADE E DEFORMAÇÃO DE TALUDES DE SOLO SOB CARREGAMENTO SÍSMICO / [en] STABILITY AND DEFORMATION OF SOIL SLOPES UNDER SEISMIC LOADCARLOS HUGO SOTO MOROTE 15 February 2007 (has links)
[pt] O comportamento sísmico de taludes tem sido um tópico de
grande
interesse da engenharia geotécnica nos últimos 40 anos.
Durante este período, a
prática da engenharia nesta área evoluiu do emprego de
técnicas elementares para
procedimentos numéricos bastante complexos. A abordagem
mais simples é a
análise pseudo-estática na qual o carregamento do
terremoto é simulado por uma
aceleração horizontal estática equivalente atuando na
massa de solo deslizante,
utilizando-se um procedimento de equilíbrio limite
(método
das fatias),
geralmente conservativo. O parâmetro que descreve o
comportamento dinâmico
do solo é referido como coeficiente sísmico k, e sua
seleção depende fortemente
da experiência e normas técnicas locais, porque não há
maneira simples e segura
de se escolher um valor adequado. O segundo procedimento
é
conhecido como
método de Newmark, que envolve o cálculo de uma
aceleração
de escoamento,
definida como a força inercial necessária para o fator
de
segurança atingir 1 em
uma análise pseudo-estática pelo método de equilíbrio
limite. O procedimento
então usa os registros de aceleração do terremoto de
projeto e o integra
duplamente no tempo para calcular os deslocamentos
permanentes acumulados.
O terceiro método é referido como análise de Makdisi-
Seed,
que procura definir a
estabilidade sísmica do talude em termos de
deslocamentos
aceitáveis em vez de
um fator de segurança tradicional através de uma versão
modificada do método de
Newmark. Esta técnica apresenta uma maneira racional de
calcular uma
aceleração de escoamento média, necessária para produzir
um valor do coeficiente
de segurança do talude igual a 1. Gráficos específicos
foram também
desenvolvidos para estimativa dos deslocamentos
permanentes, tendo sido
bastante aplicados em aterros rodoviários, barragens e
aterros sanitários.
Finalmente, o mais sofisticado método para análise de
estabilidade sísmica de
taludes é conhecido como análise dinâmica, que
normalmente
incorpora modelos
de elementos finitos e relações tensão x deformação
complexas numa tentativa de obter melhores
representações
para o comportamento mecânico de taludes sob
cargas cíclicas Os resultados destas análises podem
incluir a história no tempo dos
deslocamentos e tensões, bem como das freqüências
naturais, efeitos de
amortecimento, etc. Este trabalho apresenta uma
comparação
entre os métodos
mencionados anteriormente, analisando o comportamento
sísmico dos taludes da
estrutura de contenção dos resíduos de lixiviação de
minério de urânio, na Bahia,
e dos taludes do bota-fora sul da mina de cobre
Toquepala,
situada no Peru. / [en] The seismic stability of slopes has been a topic of
considerable interest in
geotechnical engineering for the past 40 years. During
that period, the state of
practice has moved from simples techniques to more
complicated numerical
procedures. The simplest approach is the pseudo-static
analysis in which the
earthquake load is simulated by an equivalent static
horizontal acceleration
acting on the mass of the landslide, according to a
generally conservative limit
equilibrium analysis. The ground motion parameter used in
a pseudo-static
analysis is referred to as the seismic coefficient k, and
its selection has relied
heavily on engineering judgment and local code
requirements because there is no
simple method for determining an appropriate value. The
second main procedure
is known as the Newmark displacement analysis which
involves the calculation of
the yield acceleration, defined as the inertial force
required to cause the static
factor of safety to reach 1 from the traditional limit
equilibrium slope stability
analysis. The procedure then uses a design earthquake
strong-motion record which
is numerically integrated twice for the amplitude of the
acceleration above the
yield acceleration to calculate the cumulative
displacements. These displacements
are then evaluated in light of the slope material
properties and the requirements of
the proposed development. The third method is referred to
as the Makdisi-Seed
analysis sought to define seismic embankment stability in
terms of acceptable
deformation instead of conventional factors of safety,
using a modified Newmark
analysis. Their method presents a rational means to
determine yield acceleration,
or the average acceleration required to produce a factor
of safety of unity. Design
curves were developed to estimate the permanent earthquake-
induced
deformations of embankments, which have since been applied
to sanitary landfill and highway embankments. Finally, the
most sophisticated method for seismic
slope stability calculations is known as the dynamic
analysis, which normally
incorporates a finite element model and a rather complex
stress-strain behavior for
geological materials in an attempt to obtain a better
representation of the behavior
of soils under cyclic loading. The results of the analysis
can include a time
history of displacements and stresses, as well as natural
frequencies, effects of
damping, etc. This work presents a comparison of the
results obtained by the
aforementioned approaches, considering the seismic
behavior of the slopes of an
uranium lixiviation pad situated in Bahia, Brazil, and the
South embankment of
the waste landfill of the Toquepala Mine, Peru.
|
Page generated in 0.038 seconds