Simulação numérica de grupo de estacas carregadas lateralmente através do método dos elementos finitos - Pérez Espinoza, Javier Ángel (2022)
A análise e dimensionamento de estruturas de engenharia de grande porte requerem usualmente a utilização de fundações profundas para transferir a carga da estrutura para o solo de fundação. Devido à variação espacial das propriedades do solo e à complexidade associada com a interação entre a estrutura de fundação e o solo circundante, é necessário contar com uma ferramenta numérica que permita simular semelhantes processos, principalmente frente à presença de carregamentos estáticos monótonos crescentes. Neste trabalho, propõe-se um modelo numérico tridimensional baseado no Método dos Elementos Finitos para a modelagem numérica de grupos de estacas submetidas a carregamentos laterais, a fim de simular o tipo de análise conhecido na literatura inglesa como pushover. Para a geração dos elementos finitos hexaédricos de vinte nós, usados para representar o domínio espacial do solo e das estacas, foram empregadas rotinas existentes disponibilizadas em outros trabalhos. Enquanto elementos de contato de espessura zero são especialmente implementados nesta pesquisa para simular os processos de escorregamento e abertura na interface solo-estaca. A não linearidade dos materiais envolvidos é incluída na análise considerando um comportamento linear geométrico. Após da verificação do correto funcionamento da ferramenta desenvolvida, a mesma é utilizada para realizar estudos paramétricos em grupos de estacas com arranjo em planta de 3x3 até 3x7. O efeito da posição vertical do bloco do coroamento, a remoção manual de camadas superfícies devido a processos de erosão e o efeito da estratigrafia do solo são estudados a fim de quantificar sua influência na resposta global da estrutura. Foi encontrado que conforme a posição do bloco de coroamento se aproxima à superfície do terreno, a resistência do grupo se incrementa. O rebaixamento da superfície superior do solo produto da erosão leva ao aumento da instabilidade do grupo, gerando maiores deslocamentos laterais no sistema. Adicionalmente, foi evidenciada a formação de cunhas de plastificação de solo em depósitos homogêneos no entorno das estacas.