Análise numérica de provas de carga em sapatas utilizando o método dos elementos finitos

Abstract

Nesse trabalho apresentam-se as análises numéricas de duas provas de carga instrumentadas realizadas em fundações superficiais rígidas (sapatas) por GOUVÊA (2000) e DUARTE (2006). As análises foram realizadas com o método dos elementos finitos, utilizando os programas SIGMA/W da Geo-Slope International Ltd. e ANLOG (Análise Não-Linear de Obras Geotécnicas) desenvolvido por NOGUEIRA (1998). Na modelagem do comportamento tensão-deformação do solo foram utilizados os modelos constitutivos linear e elástico, não-linear e elástico (hiperbólico), o modelo elástico-perfeitamente-plástico de Mohr-Coulomb e o modelo elasto-plástico de Lade-Kim. Os parâmetros utilizados em cada um desses modelos foram obtidos através de ensaios triaxiais e edométricos realizados por GOUVÊA (2000) e DUARTE (2006). Os resultados dessas análises foram comparados com os resultados experimentais, medidos nas provas de carga. As principais conclusões foram que o modelo hiperbólico forneceu as melhores comparações para a análise com os dados de DUARTE (2006) e para os dados de GOUVÊA (2000) o modelo de Mohr-Coulomb obteve uma melhor representatividade da curva de tensão-recalque até a tensão de 310 kPa; o programa ANLOG teve um desempenho melhor que o do programa SIGMA/W; os bulbos de tensão obtidos nas análises numéricas foram mais profundos dos que os normalmente considerados em situações práticas e as análises numéricas confirmaram a ruptura por puncionamento observada nos ensaios de campo.

This work presents numerical analyses of shallow foundations. Two load tests performed by GOUVÊA (2000) and DUARTE (2006) were analyzed using the finite element method. The stress-strain behavior of the soils was represented by different constitutive models: a non-linear-elastic (hyperbolic), an elastic-perfectly-plastic (Mohr-Coulomb) and an elastoplastic (Lade-Kim). The constitutive model parameters were determined from triaxial and oedometer tests. Results of these analyses were compared to the load-settlement curves obtained from the field tests. The main conclusions are that the numerical solution obtained using the hyperbolic model provided the best comparisons with the test performed by DUARTE (2006) and the solution obtained using the Mohr-Coulomb model supplied the best comparisons with the test accomplished by GOUVÊA (2000). Also, the stress bulbs obtained from numerical analyses were deeper than the ones normally considered in practical situations. Finally, the numerical analyses confirmed the local failure observed on the field tests.