Parâmetros de rigidez de modelos de materiais de solo

Introdução

O solo apresenta um comportamento de material altamente não linear. Uma das propriedades mais importantes é a dependência da tensão com a rigidez do solo. O modelo de material do solo elástico não linear é apropriado para representar esta rigidez em função da tensão.

Quando está definido no programa o tipo de material "Solo" e é selecionado o modelo de material não linear elástico "Isotrópico | Solo | Não linear elástico (sólidos)", fica disponível um separador de entrada específico (figura 1).

1 Parâmetros específicos do modelo de material de solos não linear elástico

Dependência da tensão da rigidez

O separador acima (figura 1) fornece uma representação esquemática da relação tensão-deformação do solo no gráfico de diálogo.
A dependência da tensão utilizada é expressa para o módulo edométrico com a seguinte equação, de acordo com [1]. Esta corresponde à abordagem utilizada no modelo de endurecimento do solo.

As resistências ao corte, φ e c, (figura 1 (1)) podem ser retiradas diretamente do relatório geotécnico do respetivo projeto. Além disso, são necessários os seguintes parâmetros (figura 1 (2)).

• E_oed,ref - valor de referência do módulo de tangente edométrico
• p_ref – Tensão de referência
• m – Exponente para dependência de tensão

A dependência da tensão é controlada pelo expoente m, que pode ser medido tanto no teste edométrico como no teste triaxial. Os valores típicos para a areia são m = 0,5 e para a argila m = 1,0.
O valor de referência da rigidez ao carregamento inicial do modelo E_oed,ref pode ser derivado dos módulos limitados do relatório geotécnico através de p_ref e m.

Determinação dos parâmetros E_oed,ref, p_ref & m

Esta secção mostrará como determinar os parâmetros para o modelo de material utilizando um exemplo.
Da análise do subsolo do exemplo sai a seguinte camada de solo.

2 Figura 02: Parâmetros característicos do solo – Exemplo para o artigo técnico n.º 001827

O cálculo é realizado nos seguintes passos:

• 1.º Determinação de tensões existentes no estado inicial

Com base nas propriedades do solo das camadas e nas alturas das camadas, pode ser determinada a pressão de sobrecarga efetiva σ_v ' para a respetiva profundidade.

• 2.º Rigidez do solo segundo o relatório geotécnico

O perfil de rigidez do solo ao longo da profundidade é conhecido a partir do relatório geotécnico.

• 3.º Rigidez calculada através da fórmula do modelo de material

Os parâmetros do modelo de material são definidos de tal forma que o perfil de rigidez resultante do modelo de material corresponde bem ao perfil da experiência.

As tensões e rigidezes apresentadas na tabela na figura 3 são o resultado para o presente exemplo.

3 Figura 03: Resultados da comparação de rigidez

Resultante

Abaixo, a figura 4 mostra a distribuição da rigidez edométrica sobre a profundidade no estado de tensão inicial como resultante da fórmula do modelo de material e como é utilizada na análise de EF. O perfil de rigidez do relatório geotécnico é apresentado para comparação.

4 Rigidez do solo em profundidade

Torna-se evidente que os valores de rigidez E_oed aplicados representam adequadamente o perfil de rigidez do relatório geotécnico.

Base de dados de conhecimento

Ativar o modelo de solo elástico não linear