Numerical simulation of a foundation resting on a non-cohesive soil reinforced with geotextile using the discrete element method

Orientador: Pérsio Leister de Almeida BarrosDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: O método dos elementos discretos (MED) tem se mostrado uma ferramenta poderosa na análise de vários problemas de Geotecnia, graças ao expressivo aumento da capacidade de processa- mento dos computadores atuais. No MED o solo é modelado como um conjunto de corpos separados que interagem dinamicamente através de forças atuando nos contatos entre eles. Neste trabalho, o MED é usado para simular uma placa de fundação apoiada sobre um solo are- nosos fofo e o reforço utilizado para melhorar sua capacidade de carga. Os resultados numéricos do deslocamento vertical da fundação em função da força aplicada sobre ela são calibrados com resultados experimentais obtidos em trabalhos anteriores através de ensaios executados sobre um modelo físico em escala reduzida no laboratório e validados através de método teórico. Essa comparação serviu como calibração e validação dos parâmetros micromecânicos empregados no modelo numérico. Após o desenvolvimento e calibração do modelo numérico foi possível estudar diferentes geometrias de reforço e da placa de fundação, podendo obter informações sobre os mecanismos envolvidos no processo de carregamento do solo, que não são obtidos no modelo físico, tais como a influência da escala e a distribuição de tensões de tração ao longo do geotêxtil. Essas informações, bem como as comparações entre os modelos numérico e físi- cos são apresentadas na forma de gráficos. Conclui-se que a modelagem numérica pelo MED constitui-se em uma alternativa viável e vantajosa na análise desse tipo de problemaAbstract: The discrete element method (DEM) has been shown to be a powerful tool in the analysis of several Geotechnical problems. Thanks to the significant increase in processing capacity of the current computers. In DEM the soil is modeled as a set of separate bodies that interact dynamically through forces acting on the contacts between them. In this work, the DEM is used to simulate a foundation plate on a soft sandy with reinforcement used to increase the bearing capacity of the soil. The numerical results of the vertical displace- ment of the foundation as a function of the force applied on it are calibrated with experimental results obtained in previus works using tests in a scale model in the laboratory and validated by theoretical method. This comparison served as a calibration and validation of the microme- chanical parameters used in the numerical model. After the development and calibration of the numerical model it was possible to study differents reinforcement and foundation plates geometries. With that it was possible to obtain information about the mechanisms involved in the soil loading process, which are not obtained in the physical model, such as the influence of scale and the distribution of tensile stresses along the geotextile. This information, as well as the comparisons between the numerical and physical models, are presented in plots. It is concluded that the numerical modeling by the DEM is a viable and advantageous alternative in the analysis of this type of problemMestradoEstruturas e GeotécnicaMestre em Engenharia Civi