Análise não-linear da interação solo-duto em encostas empregando elementos de interface

Abstract

Resumo: A motivação para esse trabalho está no grande volume de produtos transportados por dutos que compõem as redes extensas. Assim, considerações no projeto quanto à interação entre o solo e o duto têm uma grande importância, face ao risco de ruptura da estrutura com consequências econômicas e ambientais e face à busca de projetos mais racionais, econômicos e confiáveis. Este trabalho tem como objetivo simular a interação do duto e do solo circunvizinho em encostas sujeitas a escorregamentos de taludes. Emprega-se o Método dos Elementos Finitos na análise do problema bidimensional, para simular o duto, o solo e a região circunvizinha ao duto. Na modelagem do duto emprega-se um elemento de viga; para o solo e para a região cicunvizinha são utilizados elementos isoparamétricos planos. Adotam-se as hipóteses do Estado Plano de Deformação para representar o comportamento do solo e uma alteração na matriz constitutiva de acordo com DESAI e SIRIWARDANE (1984) para a região de interface. E considerado um modelo elástico, perfeitamente plástico para as propriedades físicas do solo e da região de interface enquanto para o duto o modelo adotado é linear elástico. Os elementos de interface respondem por essa região singular, que tem suas propriedades alteradas pela presença do duto, possibilitando uma melhor representação das tensões às quais o duto está submetido.

Abstract: The motivation for this work lies in the great volume of products transported by pipes which are becoming more used everyday. Thus, considerations in the project related to the interaction of the soil and the pipe has great importance, specially considering the risc of structure possible rupture failure or still, the aimed economy with more rational and reliable pipe design concepts. The objective of this is to simulate the interaction of the pipe and the surrounding soil on hillsides subject to slope slidings. The Finite Element Method is used in the analysis of two dimensional problems to simulate the pipe, the surrounding soil and the interface of the pipe and the soil. In the modeling of the pipe a linear elastic beam element is used; for the surrounding soil and the interface region isoparametric elements. Are employed Plane Strain conditions to are assumed simulate the soil along and a modified constitutive matrix according to DESAI e SIRIWARDANE (1984) for the interface region. The behavior of the materials (soil and interface region) are considered elastic, perfectly plastic. The interface element stands for the singular region that has its properties modified by the presence of the pipe, making possible a better analysis of the stresses to which the pipe is submitted.