Modelação de Propagação de Ondas – Dynamic Behaviour of Soil in True Triaxial Apparatus

Apresentação

Foi na FEUP que no passado dia 17 de julho de 2014. a candidata Ana Rita Silva apresentou o seu trabalho de mestrado com o título “Numerical Modelling of the Dynamic Behaviour of a Soil in True Triaxial Tests with Bender Elements”, relacionado com a modelação de propagação de ondas. O arguente foi o Prof. Erdin Ibraim da Universidade de Bristol. A Presidente do júri foi a Prof. Joana Sousa Coutinho, sendo a equipa de orientadores formada pela Prof. Cristiana Ferreira e por mim, João Rio. Note-se que embora a apresentação tenha sido feita em Português para beneficio da assistência, a tese e a arguência foram realizadas em inglês.

Ana Rita Silva a Apresentar Modelação de Propagação de Ondas

Ana Rita Silva a Apresentar

O trabalho da Ana Rita foi feito no seguimento e junção dos trabalhos de doutoramento da Cristiana Ferreira (tese), e do João Rio (tese), em que o FLAC3D da Itasca foi utilizado para modelar a propagação de ondas geradas e recebidas por Bender Elements.

Modelação de Propagação de Ondas

O comportamento dinâmico de um solo depende das suas propriedades inerentes, nomeadamente rigidez, índice de vazios, estado de tensão, anisotropia, heterogeneidade, estrutura natural, fábrica, condições de saturação, entre outras.
É precisamente este comportamento que se pretende estudar para o caso do solo residual de granito do Porto, um material geotécnico com um comportamento mecânico complexo. Para esse fim, foi efetuada uma investigação experimental detalhada, em condições verdadeiramente triaxiais com medição das velocidades das ondas sísmicas por meio de bender elements e tendo em consideração trabalhos anteriores relacionados com a caracterização geomecânica destes solos, bem como a natureza particulada dos solos em geral.

Aparatus verdadeiramente triaxial

Aparatus verdadeiramente triaxial

Em complemento a essa investigação e no âmbito deste trabalho, procedeu-se à modelação numérica do comportamento desse solo, em condições tridimensionais, num programa de diferenças finitas, nomeadamente o FLAC3D, através de um modelo inspirado no equipamento verdadeiramente triaxial, anteriormente utilizado, cujas vantagens principais residem na sua simplicidade, versatilidade e possibilidade de medição direta das velocidades das ondas sísmicas, não apenas nas três direções principais, mas também em direções inclinadas.
Este estudo implica o estabelecimento e definição do modelo numérico do equipamento, bem como a implementação de bender elements nas suas faces, de modo a avaliar a influência da geometria cúbica, das condições fronteira (paredes rígidas versus flexíveis) e do estado de tensão tridimensional na medição e interpretação das ondas sísmicas, com vista à validação dos parâmetros de rigidez obtidos experimentalmente.

FLAC3d Numerical Model
FLAC3d Numerical Model

Para este fim, foi efetuada uma série de estudos paramétricos e de sensibilidade, considerando o modelo constitutivo elástico linear, com carregamento isotrópico, no programa previamente mencionado, de modo a avaliar a influência de cada parâmetro na modelação do equipamento verdadeiramente triaxial, bem como os valores mais adequados para a sua correcta validação. Estes parâmetros são: time step, amplitude, freqência, amortecimento, coeficiente de Poisson e, finalmente, condições-fronteira e o modelo constitutivo transversalmente isotrópico ou anisotrópico (de anisotropia cruzada). Finalizados estes estudos, procedeu-se à comparação e validação dos resultados numéricos com os resultados laboratoriais previamente obtidos por Ferreira (2009), relativamente a amostras de solos residuais de granito do Porto. Por restrições de tempo, apenas houve possibilidade de estudar as amostras secas (w ≈ 0%), nomeadamente, R8D-TT e R4D-K0TT.

parametric study poisson

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