Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Análise da interação solo não homogêneo/ estrutura...
Documento Doutorado
Área Métodos Numéricos
Data da defesa 25/04/2003
Autor ALMEIDA, Valério da Silva
Orientador PAIVA, João Batista de
Português
Título Análise da interação solo não homogêneo/ estrutura via acoplamento MEC/MEF
Resumo
O estudo do comportamento mecânico do complexo sistema advindo da interação entre solo/ subestrutura/ superestrutura é o tema do trabalho. Neste contexto, a representação do maciço é feita usando-se o método dos elementos de contorno (MEC) em abordagem 3D, de maneira que se possa simular o maciço com características mecânicas não-homogêneas, além de se considerar uma camada de apoio indeslocável a distâncias prescritas a priori e condição de aderência perfeita. A subestrutura também é representada via MEC tridimensional, a qual está imersa dentro deste meio heterogêneo. A infra e a superestrutura são modeladas empregando o método dos elementos finitos (MEF), com o uso de elementos estruturais reticulares e elementos laminares. São apresentados alguns exemplos em que se valida a formulação e outros que demonstram a potencialidade e a necessidade de se empregar a formulação para a melhor análise do complexo fenômeno em estudo. Por fim, demonstra-se a obrigatoriedade de se otimizar a formulação, empregando-se duas grandes ferramentas numéricas: o paralelismo e o emprego de um adequado método de resolução de sistemas esparsos.
Palavras-chave Acoplamento MEC/MEF. Interação solo/estrutura. Método dos Elementos de Contorno. Paralelismo. Resolução de sistemas lineares esparsos. Solo não-homogêneo

English
Title Analysis of nonhomogeneous soil-structure interaction using BEM-FEM coupling.
Abstract
The analysis of the soil-structure system interaction is a vast field of interest in the area of civil engineering. A realistic representation of its behaviour is a complex numerical task due to its extremely variable mechanical behaviour. Thus, in the present research, the soil is considered a non-homogeneous continuum supported by a rigid and adhesive interface and modelled by boundary element method via Kelvin solution in 3D space. The foundation is also modelled by this above-mentioned modelling technique. The raft foundation and the superstructure are represented by finite shell and 3D frame elements. In order to estimate the accuracy and the potentiality of the proposed numerical formulation, some examples are validated when compared to similar approaches, and others simulations are presented to stress the necessity of coupling the non-homogeneous soil-foundation-radier-superstructure system as a whole. Finally, to acquire numerical time efficiency, it is shown that it is imperative to apply parallel processing and sparse techniques for the solution of the final system.
Keywords Boundary element method. Coupling BEM-FEM. Non-homogeneous soil. Parallel processing. Soil-structure interaction. Solution of sparse linear equations