ANÁLISE NÃO LINEAR DE ESCAVAÇÕES E ATERROS

O principal objetivo desta tese consiste no desenvolvimento e aplicação de um programa computacional, ANLOG (Análise Não Linear de Obras Geotécnicas), para análises de problemas geotécnicos com acoplamento de fluxo e deformação, e considerando relações constitutivas não lineares na modelagem do solo. A nível global, a solução do sistema de equação não linear originado da formulação via MEF deste problema é feita através do método de Newton-Raphson Modificado com incrementos automáticos de carga e tempo. Enquanto que, a nível local, a equação constitutiva é integrada utilizando-se um algoritmo de integração de tensão explícito com subincrementos. Modelos não lineares elástico (hiperbólico) e elastoplásticos (Camclay Modificado, Lade e Lade-Kim) são utilizados para representar o comportamento tensão-deformação-resistência do solo. As metodologias de ligar a gravidade e a proposta por Brown e Booker (1985) são usadas para simular numericamente, respectivamente, aterros e escavações. Análises preliminares de aterros e escavações são apresentadas nas quais pode-se observar que a resposta é função do tempo e altamente dependente do coeficiente de permeabilidade e da velocidade de solicitação. As situações drenada e não drenada são casos particulares de uma análise acoplada. Com respeito ao emprego da técnica de incremento automático de carga e tempo mostra-se que sua utilização é fundamental para definição do tamanho do incremento mais adequado a ser adotado na solução incremental-iterativa. Quanto ao algoritmo de integração de tensão adotado é mostrado que o erro cometido na verificação da condição de consistência diminui exponencialmente com o aumento do número de subincrementos. Por fim, o programa ANLOG é utilizado para análise da escavação experimental de Camboinhas (Silva, 1979). Comparações entre os deslocamentos numéricos e os de campo apresentam uma razoável concordância. Entretanto, as poro- pressões numéricas variam em torno de 10% a 30% do valor inicial, enquanto que no campo essa variação foi menor que 3%.The main objective of this thesis consists on the development and application of a computational program, ANLOG (Non Linear Analysis of Geotechnical Constructions), to analyse geotechnical problems coupling flow and deformation, and considering constitutive non-linear relations for the soil modelling.At the global level, the solution of the non linear system of equations, generated by the FEM formulation of this problem, is done using the Newton-Raphson Modified method with automatic load and time increments. On the other hand, at the local level, the constitutive equations are integrated using the explicit algorithm of stress integration with sub steps. Non-linear models, elastic (hyperbolic) and elastoplastic (modified Camclay, Lade and Lade-Kim) are utilised to represent the stress-strain-strength behaviour of the soil. The procedures of turn on gravity and the one proposed by Brown and Booker (1985) are used to simulate numerically, respectively, embankments and excavations.Initial analyses of excavations and embankments are performed in which it can be observed that the response is a function of time and depends strongly on the permeability coefficient and the loading velocity. In particular, drained and undrained situations are special cases of a coupling analysis. With respect to the use of the automatic load and time increment, it is shown that its use is fundamental to define the best increment size to adopt in the incremental iterative solution. About the stress integration algorithm utilised, it is shown that the error in the consistency condition decreases exponentially with the number sub steps. Finally, the ANLOG program is used to analyse the experimental excavation of Camboinhas (Silva, 1979). Comparisons between numerical and field displacements present a reasonable agreement. However, the pore pressure given by the numerical simulation varied between 10% to 30% in relation to its initial value, whereas in the field this variation was smaller than 3%