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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79031
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação do efeito arco em cortinas de contenção viaanálise numérica 3d do comportamento tensão x deformação. |
Título em inglês: | Evaluation of the arc effect in containment curtains via analysis 3d numerical analysis of stress x strain behavior |
Autor(es): | Andrade, Lucas Nogueira de |
Orientador: | Dantas Neto, Silvrano Adonias |
Palavras-chave em português: | Cortina em balanço;Método dos elementos finitos;Efeito arco;Análise 3D |
Palavras-chave em inglês: | Cantilever retaining walls;Finite element method;Arching effect.;3D analyse |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA |
Data do documento: | 2024 |
Citação: | ANDRADE. Lucas Nogueira de. Avaliação do efeito arco em cortinas de contenção via análise numérica 3D do comportamento tensão x deformação. 2024. 165 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil - Geotecnia) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
Resumo: | As cortinas de contenção em balanço são geralmente dimensionadas como estruturas contínuas utilizando teorias de equilíbrio limite. No entanto, essas metodologias não consideram aspectos específicos, como o efeito arco, que ocorre no solo quando a estrutura é composta por estacas justapostas espaçadas. Abordagens que considerem estados triplos de tensões e deformações (análises 3D) permitem uma análise detalhada do comportamento tensão-deformação dos maciços de solo, capturando a complexidade da redistribuição de tensões associada ao efeito arco. Isso é particularmente relevante para cortinas de contenção formadas por elementos justapostos, onde a condição de deformação plana (análises 2D) não é válida.Assim sendo, este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta inicial para estimar o afastamento entre estacas de cortinas em balanço formadas por estacas justapostas de concreto por meio de resultados de simulações numéricas do comportamento tensão-deformação obtido por análises 3D. As simulações foram realizadas utilizando o método dos elementos finitos, por meio dos softwares RS2 e RS3 da Rocscience. Os parâmetros de resistência do solo (coesão e ângulo de atrito) e a configuração da cortina de contenção foram variados nas simulações. As propostas para estimar o afastamento entre as estacas foramobtidas utilizando regressão linear e não linear com auxílio do software Excel. Os resultados mostraram que o afastamento entre estacas revela um alívio das tensões entre as faces das estacas e um aumento das tensões próximas a elas, caracterizando o arqueamento ativo do solo. O aumento da coesão do solo resulta em maiores tensões confinantes reduzindo deslocamentos e plastificação do solo indicando maior tendencia de formação do efeito arco. Diferenças significativas nos campos de tensões e deslocamentos foram observadas entre as análises 2D e 3D das cortinas de contenção. As análises 2D não avaliam satisfatoriamente a influência do espaçamento entre os elementos estruturais no campo de tensões. Em contrapartida, as análises 3D indicam que a diminuição do espaçamento entre estacas aumenta as tensões confinantes, favorecendo a formação do efeito arco, especialmente em solos coesivos. Além disso, os deslocamentos nas análises 2D foram maiores do que nas simulações 3D, sugerindo ser uma abordagem mais conservadora. As análises permitiram definir modelos preliminares para estimar o afastamento entre estacas. Verificou-se que a coesão e o diâmetro das estacas têm influência positiva nos modelos, enquanto a profundidade da escavação possui um efeito negativo. Recomenda-se adotar o intervalo de confiança como fator de segurança nos resultados obtidos pelas equações propostas. |
Abstract: | Cantilevered retaining walls are generally designed as continuous structures using limit equilibrium theories. However, these methodologies do not consider specific aspects such as the arching effect, which occurs in the soil when the structure is composed of closely spaced juxtaposed piles. Approaches that consider triple states of stresses and strain (3D analyses) allow for a detailed analysis of the stress-strain behavior of soil masses, capturing the complexity of stress redistribution associated with the arching effect. This is particularly relevant for retaining walls formed by juxtaposed elements, where the plane strain condition (2D analyses) is not valid. Thus, this work aims to present an initial proposal for estimating the spacing between piles of cantilevered retaining walls formed by juxtaposed concrete piles through results from numerical simulations of stress-strain behavior obtained by 3D analyses. The simulations were carried out using the finite element method, through the RS2 and RS3 software from Rocscience. The soil resistance parameters (cohesion and friction angle) and the configuration of the retaining wall were varied in the simulations. Proposals for estimating the spacing between piles were obtained using linear and nonlinear regression with the aid of Excel software. The results showed that the spacing between piles reveals a relief of stresses between the pile faces and an increase in stresses near them, characterizing the active arching of the soil. The increase in soil cohesion results in higher confining stresses, reducing displacements and soil plastification, indicating a greater tendency for arching formation. Significant differences in stress and displacement fieldswere observed between the 2D and 3D analyses of the retaining walls. The 2D analyses do not satisfactorily assess the influence of spacing between structural elements on the stress field. Conversely, the 3D analyses indicate that decreasing the spacing between piles increases the confining stresses, favoring the formation of the arching effect, especially in cohesive soils. Additionally, displacements in the 2D analyses were greater than in the 3D simulations, suggesting a more conservative approach. The analyses allowed for the definition of preliminary models to estimate the spacing between piles. It was found that soil cohesion and pile diameter positively influence the models, while excavation depth has a negative effect. It is recommended to adopt the confidence interval as a safety factor in the results obtained by the proposed equations. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79031 |
ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0005-6930-519X |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/0687635016236773 |
ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-9951-4938 |
Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/0235333924628000 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DEHA - Dissertações defendidas na UFC |
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