Análise numérica da estabilidade de taludes utilizando o método de Galerkin livre de elementos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: SILVA, Davi Barbosa Costa da
• Orientador(a): TEIXEIRA, Marcelo Rassy
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Barragem e Gestão Ambiental
• Departamento: Núcleo de Desenvolvimento Amazônico em Engenharia - NDAE/Tucuruí
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Taludes (Mecânica do solo) - Estabilidade; Barragens - Segurança; Método de Galerkin Livre de Elementos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA::OBRAS DE TERRA E ENROCAMENTO
• Link de acesso: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/12089

A segurança de barragens está associada à estabilidade das estruturas que as compõem. Em uma barragem de terra, mencionam-se os taludes, que são superfícies que formam um ângulo com a horizontal. O seu estudo uti lizando métodos numéricos, como o método de elementos finitos (MEF), possibilita a estimativa de deslocamentos, tensões e deformações. Busca-se neste estudo contribuir na eficiência da análise numérica aplicada aos taludes. Por meio do desenvolvimento de um recurso voltado especificamente para barragens, o objetivo no presente trabalho é apresentar um algoritmo capaz de verificar a estabilidade de taludes no período de sua construção utilizando um método numérico sem malha. Para as análises propostas, utilizou-se o Método de Galerkin Livre de Elementos (MGLE), aplicando-o no método de redução de resistência (MRR). Após a idealização de um modelo e solução utilizando o método de equilíbrio limite e o método de redução de resistência com o auxílio do MEF, ambos em software comercial (GeoStudio), obtiveram-se e compararam-se os resultados de um modelo em que se aplica o método de redução de resistência com o uso do MGLE. A análise pelo método de redução da resistência foi dividida em determinação das tensões in situ da fundação, construção do aterro e redução da resistência do solo. Numericamente, na etapa de obtenção das tensões in situ, o MGLE apresentou melhor resultado quando comparado ao MEF, tendo como referência o modelo matemático clássico da mecânica dos solos para superfícies sub-horizontais. Nas etapas de construção do aterro e de redução da resistência, o erro relativo aproximado do MGLE em relação ao MEF foi quase sempre superior a 5%. No entanto, observou-se que nas principais respostas, isto é, na determinação da superfície de ruptura e do fator de redução de resistência, os resultados foram similares, tanto no método de redução de resistência, com o MGLE em relação ao MEF, quanto em relação ao método de equilíbrio limite. Na comparação com este último, foram obtidos fatores de redução de resistência mais conservadores. Apesar de ser uma informação não disponível abertamente, concluiu-se que o modelo constitutivo elastoplástico utilizado no software comercial não é o modelo linear elástico perfeitamente plástico, que foi a hipótese adotada para o MGLE. Além das diferenças devido ao comportamento idealizado para o material, a aplicação de método sem malha também requer maiores estudos quanto à definição da representação do domínio da estrutura. A principal vantagem da adoção do método proposto é a possibilidade de serem testadas maiores quantidades de parâmetros em menor tempo, o que o torna útil em estudos preliminares de construção. Para tanto, deve ser observado que, apesar das limitações quanto à quantificação dos deslocamentos, que são úteis para associar resultados numéricos às observações em campo, as condições nas quais ocorre a ruptura podem ser estimadas de maneira satisfatória, conforme mostrado em comparações com os métodos atualmente mais utilizados.