Algumas aplicações da análise limite numérica a problemas geotécnicos
DOI:
https://doi.org/10.14195/2184-8394_100_22Palavras-chave:
Problema de estabilidade, análise limite, solo reforçado, meio fraturado, programação matemáticaResumo
Várias formulações numéricas da análise limite têm sido propostas para a solução de problemas geotécnicos de estabilidade. Nestas formulações, o problema de estabilidade é colocado como um problema da Programação Matemálica. Este problema pode ser resolvido diretamente por métodos de programação não linear (PNL) ou aproximado por um problema da programação Iinear (PL). Este trabalho apresenta uma formulação mista de análise limite para solucionar problemas de estabilidade da geotecnia em meios contínuos, meios fraturados ou solos reforçados, sob condição de deformação plana, pelo método dos elementos finitos. Para a descrição do comportamento do maciço rochoso, o critério de Hoek e Brown pode ser usado como função de escoamento. Para o solo é empregado o critério de escoamento de Mohr-Coulomb na forma linearizada e a condição de escoamento de interfaces é descrita pelo critério de Coulomb. O solo, as interfaces e o reforço são idealizados com comportamento rígido-plásticos perfeitos, na hipótese de plasticidade associada. Os exemplos de problemas de estabilidade em rocha foram resolvidos pela programação não linear. Os problemas de estabilidade em solos e solos reforçados foram resolvidos pela técnica de PL. Os resultados obtidos nos exemplos estudados pelas implementações numéricas indicam que a metodologia a presentada t em considerável potencial para ser aplicada a problemas de engenharia geotécnica.
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Referências
Araújo, L. G. (1997) Estudo numérico de problemas de estabilidade em materiais geotécnicos através da análise limite. Tese de Doutorado, PUC/Rio.
Bathe, K. J. (1982) Finite element procedures in engineering analysis. Prentice Hall.
Borges, L. A. (1991) Formulação e solução para análise limite com superfície de escoamento não linear. Tese de Doutorado, PUC/Rio.
Casciaro, R. e Cascini, L. (1982) A mixed formulation and mixed finite elements for limit analysis. Int. J. num. Meth. E ngng, v.18, p .211- 243.
Chen, W. F. e Liu, X. L. (1990) Limit Analysis in Soil Mechanics. Elsevier, 477 p.
Chen, W. F. (1975) Limit analysis and soil plasticity. Elsevier Science Publishers, B V, Amsterdam, The Netherlands.
Christiansen, E. (1981) Computation of limit loads. lnt. J. Num. Meth. Engng, v.17, pp. 1547-1570.
Cook, R. D.; Malkus, D. S.; e Plesha, M. E. (1989) Concepts and applications of finite element analysis. Wiley & Sons, lnc.
Davis, E. H. (1980) A Note on Some Plasticity Solutions Relevant to the Bearing Capacity of Brittle and Fissured Materials. Proc. Int. Conf. on Structural Foundations on Rock, Vol. 3.
Drucker, D. C., Greenberg, H. J. e Prager, W. (1952) Extended limit Design Theorems for Continuous Media. Quartely Applied Mathematic., Vol. 9.
Durand, A. F. (2000) Aplicação da Análise Limite a Problemas Geotécnicos Modelados como meios Contínuos Convencionais e Meios de Cosserat. Tese de Doutorado, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.
Faria, P. O. (1992) Análise limite de problemas geotécnicos. Dissertação de Mestrado, PUC/Rio.
Finn, W. D. L. (1967) Application of limit plasticity in soil mechanics. J. of Soil Mechanics and Foundation Division. ASCE.
Francescato, P. e Pastor, J. (1997) Lower and upper numerical bounds to the off-axis strength of unidirectional fiber-reinforced composites by limit analysis methods. Eur. J. Mech., A/Solids, v.16. n.2, p.213-234.
Gerrard, G. M. e Pande, G. N. (1985) Numerical Modelling of Reinforced Jointed Rock Masses. Computers and Geomechanics, vol. 1.
Hoek, E. e Brown, E. T. (1980) Empírical Strength Criterion for Rock Masses. J. Geoth. Eng. Division.
Jaeger, J. C. e. Cook, N. G. W. (1979) Fundamentals of Rock Mechanics , Ed. Chapman and Hall.
Jiang, G. L. (1995) Non-linear finite element formulation of kinematic limit analysis. lnt. J. for Num. And Anal. Meth. in Eng.
Lemos, P. A. (2002) Estudo numérico pela análise limite de problemas geotécnicos em solos reforçados. Dissertação de mestrado UFOP.
Livesley, R. L. (1978) Limit analysis of structures formed from rigid blocks. Int. J. Num. Met. Eng, Vol. 12.
Lysmer, J. (1970) Limit analysis of plane problems in soil mechanics. J. of Soil Mech. and Foundations Div., ASCE, v. 96, SM4, pp. 1311- 1334.
Michalowski, R. L. (1998) Limit analysis in stability calculations of reinforced soil structures. Geotextiles and Geomembranes, v.16, p.311-331.
Murtagh, B. A. e Saunders M. A. (1987) MINOS 5. user's guide. Technical Report SOL 83-20R, Stanford University: California.
Porbaha, A.; Zhao, A.; Kobayashi, M. e Kishida, T. (2000) Upper bound estimate of scaled reinforced soil retaining walls. Geotextiles and Geomembranes, v.18, p.403-413.
Schrage, L. (1991) lindo User's Manual. The Scientific Press.
Serrano, A. e Olalla, C. (1994) Ultimate bearing capacity of rock. Int J. Mech. Sei. & Gomech. Elsevier Science Ltd.: Vol. 31, No 2, pp 93-106.
Singh, D. N. e Basudhar, P. K. (1993a) Determination of the optimal lower bound bearing capacity of reinforced soil-retaining walls by using finíte elements and non-linear programming. Geotextiles and Geomembranes, v.12, p.665-686.
Singh, D. N. e Basudhar, P. K. (1993b) Optima/ lower bound bearing capacity of strip footings. Soils and Foundations, v.33, n.4, p.18-25.
Sloan, S. W. (1987a) Lower bound limit analysis using finite elements and linear programming. Report Nº 020.01.87, The University Of New Castle, Australia.
Sloan, S. W. (1987b) Upper bound limit analysis using finite elements and linear programming. Report Nº 025.01.1987, Toe University Of New Castle, Austrália.
Sousa, L. S. M. R. (2001) Estudo numérico de problemas de estabilidade de solos reforçados via análise limite. Dissertação de Mestrado, UFOP.
Tamura, T.; Kobayashi, S. e Sumi, T. (1987) Rigid plastic finite element method for frictional materiais. Soils and Foundations, v.27, n.3, p.1- 12.
Terzaghi, K. (1943) Theoretical soil mechanics. Wiley.
Yu, H. S. e Sloan, S. W. (1994) Bearing capacity of Jointed rock. Computer Methods and Advances in Geomechanics, pp. 2403-2408.
Yu, H. S. e Sloan, S. W. (1997) Finite element limit analysis of reinforced soi/s. Computers & Structures, v.63, n.3, pp. 567-577.
Zienkiewicz, O. C. e Pande, G. N. (1977) Time Dependent Multilaminated Model of Rocks - A Numerical Study of Deformation and Failure of Rock Masses. lnt. J. for Num. and. Anal. Meth. in Geomech, vol. 1.