[pt] Mudanças das propriedades dos solos devido à ação de carregamentos dinâmicos são responsáveis por danos significativos em geo-estruturas, tais como: barragens, estruturas de concentração, fundações, taludes, etc. A ocorrência do fenômeno da liquefação, em materiais suscetíveis como areias fofas saturadas, representa um tipo de resposta desastrosa de solos. O termo liquefação tem sido empregado para descrever uma variedade de fenômenos no qual tem em comum o desenvolvimento de altas poropressões em materiais saturados sem coesão devido a carregamentos monotônicos , transientes ou ciclios. A previsão da liquefação depende de uma adequada análise do comportamento não-drenado do material, em termos do incremento de poropressões e da perda da rigidez da mistura sólido-fluido, durante e após o período de movimento. O estabelecimento das equações governantes é essencial para elaboração de um modelo matemático realista para descrever o comportamento físico deste fenômeno. As equações a srem consideradas são: equação de movimento da fase sólida, a equação do movimento da mistura sólido-fluido , a equação de continuidade da fase fluida, as equações de acoplamento das fases e as equações constitutivas desses materiais. Nesta tese a resposta dinâmica do solo foi investigada numericamente mediante a técnica dos elementos finitos. A discretização espacial das equações governantes foi feita através de método de Galerkin e a discretização temporal pelo método de Newmark Generalizado. Um modelo constitutivo elasto-plástico foi considerado para descrever o comportamento mecânico da fase sólida, desenvolvido a partir de conceitos da generealização da teoria da plasticidade, que apresenta algumas vantagens em relação aos outros modelos baseados na teoria da plasticidade clássica. A implementação computacional foi escrito em fortran 90. Exemplos numéricos analisados nesta tese comprovam tanto a eficiência do modelo constitutivo na predição do comportamento do solo sobre liquefação como a confiabilidade do programa computacional elaborado nesta pesquisa, em termos da rapidez de processamento e da boa precisão dos resultados, quando comparados com soluções analíticas e outros valores numéricos obtidos por vários autores e diferentes modelos constitutivos. / [en] Changes in soil properties due to the action of dynamic loads are responsible for significant damage of geo-structures such as dams, retaining structures,building foundations, slopes, etc. The occurrence of liquefaction phenomena in susceptible materials, such as loose saturated, represents a type of disastrous response of soil, the term liquefaction has been used to refer to a group of phenomena wich have in common the development of high pore pressures in saturated cohesionless mterial due to monotonic, transient, or cyclic loads. The prediction of soil liquefaction depends of an adequate analysis of the behavior of undrained materials, in terms of increase of pore water pressure and weakening of the solid-fluid mixture, during and after the periodic motion. The establishment of the governing equations is essential to provide a realistic mathematical model to describe the physical behavior of this phenomenon. The system of equations to be considered are: the equilibrium equation of the solid phase, the equilibrium equation of the solid-fluid mixture, the conservation mass of the fluid phase, the coupling equation of phases, and the conservation equations of materials. In this thesis the soil dynamic response was numerically investigated by the finite element method. To obtain the spatial discretization in time was the Generalized Newmark method. An elastic-plastic constitutive model was used to describe the mechanical behavior of the solid phase. This model was developed in the framework of the generalized theory of plasticity, wich has some advantages when compared with other models based on the classical plasticity theory. The computacional implementation was written in fortran 90. Numerical examples considered in this thesis demonstrate the efficiency of the constitutive model to simulated the predicted behavior of soil under liquefaction as well as the reliability of the software developed in this research, in terms of computational effort and good accuracy of the results, when compared with some analytical solutions and other numerical values obtained by various authors and different constitutive models.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:25812 |
| Date | 22 February 2016 |
| Creators | JORGE LUIS CARDENAS GUILLEN |
| Contributors | CELSO ROMANEL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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