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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2020.tde-11042023-144304
Document
Auteur
Nom complet
Ray Calazans dos Santos Silva
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2020
Directeur
Jury
Paiva, Joao Batista de (Président)
Almeida, Valério da Silva
Mendonça, Angelo Vieira
Titre en portugais
Análise da interação estaca inclinada e o solo via combinação MEC/MEF
Mots-clés en portugais
Acoplamento MEC/MEF
Estacas Inclinadas
Interação Solo-Estrutura
Método dos Elementos de Contorno
Método dos Elementos Finitos
Resumé en portugais
O uso de estacas inclinadas está cada vez mais recorrente tendo em vista a sua eficiência em determinados problemas, estas são elementos de fundação profunda muito utilizados na engenharia civil devido a sua capacidade de atingir camadas de solos mais resistentes e por suportar grandes cargas. Tendo em vista que as análises numéricas surgem como alternativa em relação às análises empíricas, o presente trabalho tem como objetivo realizar a análise numérica de estacas inclinadas isoladas e em grupos por meio do acoplamento MEC/MEF. A estaca é modelada por vários elementos finitos de pórtico tridimensional com dois nós, cinco parâmetros nodais e qualquer inclinação. O solo é modelado pelo método dos elementos de contorno, sendo considerado um meio semi-infinito, elástico-linear, homogêneo e isotrópico. Tendo sido a solução fundamental de Mindlin utilizada, a discretização do solo é feita somente na superfície de contato com a estaca, não sendo necessário a discretização da superfície do solo. O acoplamento da formulação MEC/MEF é feito considerando a transformação da matriz dos coeficientes do solo (MEC) em uma matriz equivalente do MEF, que somada a matriz de rigidez do pórtico tridimensional fornece o sistema final. As forças de interação na interface estaca-solo têm uma distribuição linear. Os resultados obtidos foram validados através de comparação com os disponíveis na literatura, mostrando eficácia e robustez da formulação. Assim sendo, foram realizadas as análises paramétricas para estacas isoladas e em grupos, cujos resultados demonstram pouca influência do ângulo de inclinação nos deslocamentos das estacas inclinadas isoladas; porém, para grupo de estacas inclinadas, o ângulo de inclinação apresenta maior relevância nas alterações dos deslocamentos.
Titre en anglais
Analysis of inclined pile and soil interaction via BEM/FEM coupling
Mots-clés en anglais
Battered Piles
BEM/FEM Coupling
Boundary Element Method
Finite Element Method
Soil-Structure Interaction
Resumé en anglais
The use of battered piles is more and more recurrent in view of their efficiency in certain problems, these are deep-foundation elements widely used in civil engineering due to their ability to reach more resistant soil layers and to support large loads. Bearing in mind that the numerical analyzes appear as an alternative in relation to the empirical analyzes, the present work aims to perform the numerical analysis of isolated battered piles and in groups through the BEM/FEM coupling. The pile is modeled by several finite elements of three-dimensional frame with two nodes, five nodal parameters and any inclination. The soil is modeled by the boundary element method, being considered a semi-infinite, elastic-linear, homogeneous and isotropic medium. Having been the fundamental solution of Mindlin used, the soil discretization is done only on the contact surface with the pile, it is not necessary to discretize the soil surface. The coupling of the BEM / FEM formulation is done considering the transformation of the matrix of soil coefficients (BEM) into a matrix equivalent to the FEM, which added to the stiffness matrix of the three-dimensional frame provides the final system. The interaction forces at the stake-ground interface have a linear distribution. The results obtained were validated by comparison with those available in the literature, showing effectiveness and robustness of the formulation. Therefore, parametric analyzes were carried out for isolated and group piles, the results of which showed little influence of the angle of inclination on the displacements of isolated battered piles; however, for a group of battered piles, the angle of inclination is more relevant in the changes in displacements.
 
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Date de Publication
2023-04-13
 
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