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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35645| Título: | Avaliação do uso de método dos elementos finitos para estimar o comportamento mecânico de um solo proveniente da bacia sedimentar de Curitiba |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the use of the finite elements method to estimate the mechanical behavior of a soil from the sedimentary basin of Curitiba |
| Autor(es): | Patzsch, Jacqueline Cristina |
| Orientador(es): | Izzo, Ronaldo Luis dos Santos |
| Palavras-chave: | Bacias sedimentares - Curitiba (PR) Mecânica do solo - Testes Método dos elementos finitos Cisalhamento Deformações e tensões Solos - Testes Settling basins - Curitiba (Brazil) Soil mechanics - Testing Finite element method Shear (Mechanics) Strains and stresses Soils - Testing |
| Data do documento: | 5-Set-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PATZSCH, Jacqueline Cristina. Avaliação do uso de método dos elementos finitos para estimar o comportamento mecânico de um solo proveniente da bacia sedimentar de Curitiba. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
| Resumo: | Este estudo visa determinar os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, como coesão e ângulo de atrito interno, por meio do ensaio de compressão triaxial, e avaliar a eficácia do Método dos Elementos Finitos (MEF) na modelagem desses ensaios. A pesquisa é dividida em duas etapas a fim de realiza uma análise comparativa de resultados laboratoriais e simulações numéricas utilizando o modelo constitutivo elastoplástico perfeito com critérios de ruptura de Mohr-Coulomb. A primeira etapa foi realizada em laboratório, enquanto a segunda se dá através das modelagens. Os resultados experimentais indicaram que o solo estudado apresentou parâmetros de resistência, em função de tensões totais, de aproximadamente 40 kPa para coesão e 5,1° para o ângulo de atrito interno. Para tensões efetivas, os parâmetros encontrados foram 30 kPa para coesão e 16º para o ângulo de atrito interno. Simulações numéricas conduzidas com tensões de confinamento menores que a tensão de pré-consolidação estimam a coesão em 20 kPa e o ângulo de atrito em 14°, produzindo discrepâncias percentuais de 17% e 34%, respectivamente, em relação aos valores laboratoriais. A comparação de resultados numéricos e experimentais indica desvios significativos, sugerindo que o modelo simplificado de Mohr-Coulomb pode representar inadequadamente o comportamento complexo do solo. No entanto, a modelagem numérica continua sendo crucial na análise geotécnica, particularmente em cenários onde testes laboratoriais extensivos são impraticáveis. O estudo ressalta a necessidade de avançar modelos constitutivos e calibrar rigorosamente os parâmetros de entrada para melhorar a precisão da previsão e aumentar a confiabilidade das análises geotécnicas em projetos de engenharia. |
| Abstract: | This study seeks to determine soil shear strength parameters, including cohesion and internal friction angle, through triaxial compression tests and to assess the efficacy of the Finite Element Method (FEM) in simulating these tests. The research is divided into two stages to perform a comparative analysis of laboratory results and numerical simulations using the perfect elastoplastic constitutive model with Mohr-Coulomb rupture criteria. The first stage was carried out in the laboratory, while the second was done through modeling. The experimental data reveal that the soil exhibits shear strength parameters, under total stresses, of approximately 40 kPa for cohesion and 5.1° for the internal friction angle. For effective stresses, the parameters are 30 kPa for cohesion and 16° for the internal friction angle. Numerical simulations conducted with confining stresses lower than the pre-consolidation stress estimate cohesion at 20 kPa and the friction angle at 14°, yielding percentage discrepancies of 17% and 34%, respectively, relative to laboratory values. The comparison of numerical and experimental results indicates significant deviations, suggesting that the simplified Mohr-Coulomb model may inadequately represent the complex behaviour of soil. Nevertheless, numerical modelling remains crucial in geotechnical analysis, particularly in scenarios where extensive laboratory testing is impractical. The study underscores the necessity for advancing constitutive models and rigorously calibrating input parameters to improve prediction accuracy and enhance the reliability of geotechnical analyses in engineering projects. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35645 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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