Documento | Mestrado |
Área | Métodos Numéricos |
Data da defesa | 26/03/1999 |
Autor | MATOS FILHO, Rubens Fernandes de |
Orientador | PAIVA, João Batista de |
Português | |
Título | Análise da interação estaca-solo via uma combinação do Método dos Elementos Finitos com o Método dos Elementos Contorno |
Resumo
Neste trabalho apresenta-se uma combinação de formulações numéricas
para a análise da interação estaca-solo com ou sem blocos de capeamento rígido,
sujeita à carga horizontal e vertical. Nestas formulações as estacas são
representadas pelo método das diferenças finitas (MDF) ou pelo método dos
elementos finitos (MEF) e o solo é representado pelo método dos elementos de
contorno (MEC). Na utilização do MEF, para a análise das estacas, os
deslocamentos e as forças de interação foram representados por várias funções
polinomiais chegando-se a um elemento finito final considerado eficiente e
constituído por quatro pontos nodais, 14 parâmetros nodais, sendo quatro para
deslocamentos lineares em cada uma das direções (X1, X2 e X3) e mais dois
parâmetros referentes as rotações do topo da estaca em torno dos eixos X1 e X2.
Os deslocamentos transversais ao longo da estaca foram representados por uma
função polinomial do 4o grau e os deslocamentos axiais foram representados por
uma função cúbica. Para as forças da interface nas direções X1 e X2 são utilizados
funções polinomiais cúbicas. As forças de superfície cisalhantes que ocorrem ao
longo do fuste da estaca são representadas por um polinômio quadrático e a tensão
normal à seção da extremidade inferior da estaca é suposta constante. O maciço de
solos é modelado pelo MEC como um meio contínuo, elástico-linear, semi-infinito,
isótropo e homogêneo. Combinando-se estes métodos de análise, obtém-se um
sistema de equações lineares representando o problema de interação estaca-solo.
Após a resolução deste sistema, são obtidos os deslocamentos e rotações nos nós
do elemento e as tensões de contato estaca-solo. Vários exemplos envolvendo as
formulações propostas são analisados e os resultados obtidos são concordantes
com os de outros autores.
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Palavras-chave | Estacas flexíveis. Grupos de estacas. Interação estaca-solo. Método das diferenças finitas. Método dos Elementos de Contorno. Método dos Elementos Finitos |
English | |
Title | Pile-soil interaction analysis by combination of the finite and boundary element method. |
Abstract
This work presents a mixed numerical formulation of analysis of the pile-soil
interaction, with or without rigid caps, under horizontal and vertical loads. In these
formulations the piles are modeled by finite difference method (FDM) or finite
element method (FEM) and the soil is represented by the boundary element method
(BEM). In the finite element method for the pile analysis the displacements and
interactions forces with the soil were represented by several polynomials functions
leading to an efficient element with four nodal points, 14 nodal parameters, where
four parameters are the linear displacements for each directions (X1, X2 e X3) and
two parameters for the rotations at the top of the pile. The transversal
displacements along the pile were represented by a fourth degree polynomial and
the axial displacements were represented by cubic functions. The interface forces in
the X1 and X2 directions are represented by cubic functions. The shear contact
forces along of the pile surface are approximated by a second degree polynomial
and the normal tractions in the pile tip is assumed to be constant over its crosssection.
The soil is modeled by BEM as an isotropic, homogeneous, semi-infinite
and linear-elastic continuum. Combining these analysis methods a complete system
representing a pile-soil interaction problem can be obtained and from it the
displacements and the pile-soil contact tractions can be achieved. Various
examples are presented and the results closely agree with others authors.
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Keywords | Boundary element method. Finite different method. Finite Element Method. Flexible piles. Pile group. Pile-soil interaction |