Análise numérica 3D de solo grampeado em solo sedimentar com inclusões verticais

Abstract

O estudo de estruturas reforçadas por meio de solo grampeado é muito relevante uma vez que é uma técnica cada vez mais utilizada, como solução de diferentes problemas de engenharia, em especial no Brasil. Um problema atrelado a esta técnica reside na determinação, ainda em fase de projeto, dos deslocamentos horizontais que ocorrerão devido à obra. Na prática da engenharia, os deslocamentos são estimados utilizando Método dos Elementos Finitos (MEF) em deformações planas (2D), que podem produzir resultados distantes do observado na realidade. Uma vez que estes deslocamentos possuem um valor limite que não deve ser ultrapassado, é necessário estimá-los com melhor precisão, entendendo melhor as ferramentas numéricas. Tem como objetivo determinar uma possível relação entre deslocamentos calculados por elementos finitos bidimensionais e tridimensionais, além de determinar a influência das inclusões verticais no comportamento do maciço e da obra em si, utilizando para isso um caso real de campo. Neste estudo de caso, o deslocamento lateral medido é da ordem de 0,023%H, em que H é a profundidade da escavação, enquanto que análises por MEF bidimensionais sugerem deslocamentos horizontais da ordem de pelo menos 0,5%H. Foi realizada uma análise de sensibilidade para determinar quais parâmetros mais influenciam o deslocamento. Além disso, o estudo comparou resultados obtidos por meio de análises de MEF bidimensionais e tridimensionais para este caso. Chega à conclusão que o Módulo de Young (E) e o Coeficiente de Empuxo no Repouso (K0) são os dois parâmetros que mais influenciam tais deslocamentos. Este estudo mostra que o Modelo Constitutivo elástico perfeitamente plástico de Mohr Coulomb não é adequado para a simulação deste tipo de estrutura, que apresentam deslocamentos muito pequenos, sugerindo o modelo de Hardening Soil (Schanz, et al. 1999) como alternativa viável. Comparado à análise 3D, a análise 2D apresentou deslocamentos horizontais significativamente maiores, o que levou à conclusão de que a análise 2D em MEF não é adequada para previsão de deslocamentos laterais a não ser que seja utilizado um Fator de Redução (FR) que varia de 0,4 a 1,0. O FR é função da Largura (L) pela Profundidade (H) de escavação (L/H) e é válida apenas para este estudo de caso, exigindo mais dados e estudos de outros solos grampeados para se tornar válido para uma gama maior de solos grampeados.