Section primaire

O programa GEOSTUDIO 2007 desenvolvido pela GeoSlope International Ltda, apresenta uma interface gráfica simples de fácil acesso pelo usuário permitindo a representação da geometria das estruturas em estudo e a inserção de suas características geotécnicas. Além disso, possibilita o incremento de dados a respeito da situação em

126

questão, podendo ser abordadas situações adversas em uma mesma estrutura, auxilia na velocidade de entrada das simulações numérica e saída de dados.

As modelagens podem ser acopladas para simulações de execução de obras, ou seja, o processo construtivo pode ser estudado desde a primeira etapa até o final em um mesmo arquivo, além promover a conexão entre dois ou mais módulos do programa.

5.2.1. Módulo SLOPE/W

O módulo SLOPE/W permite ao usuário executar análises de estabilidade por equilíbrio limite de encostas naturais, taludes escavados, obras de contenção entre outras estruturas em 2D. A interface do programa possibilita o desenho da geometria do problema ou até mesmo a importação do modelo para outros programas, a delimitação do contorno para buscas das superfícies de rupturas e até mesmo a especificação da superfície potencial de ruptura requerida em processos de retro análises.

Várias obras de estabilização podem ser simuladas no programa, tais como, solo grampeado, cortinas atirantadas, taludes reforçados com geossintéticos, estacas tangentes, ou até mesmo obras mistas que envolvem mais de uma das estruturas citadas.

A segurança de uma obra em cortina atirantada pode ser analisada em estudos de estabilidade interna, externa e mistas, além disso, pode ser determinando os fatores de segurança antes mesmo da realização da escavação e após uma dada distribuição de tirantes adotada. O sistema GEOSTUDIO 2007 permite o acoplamento do módulo SLOPE/W com outros módulos como por exemplo o SIGMA/W. Por meio deste acoplamento é possível fazer o estudo de estabilidade por equilíbrio limite local com base no estado de tensão quantificado no módulo SIGMA nas bases das fatias. Facilitando assim, a concepção e o dimensionamento da técnica de contenção em cortina ancorada.

A análise de estabilidade por equilíbrio limite pode ser feita por métodos clássicos como Bishop, Fellenius e Janbu ou métodos mais complexos e rigorosos tais como Morgenstern & Price e Spencer. Os métodos de análises por equilíbrio limite consistem na determinação do equilíbrio da cunha ativa do solo, limitada por uma superfície

127

potencial de deslizamento e a face do talude, sendo o restante considerado zona resistente, onde os bulbos dos tirantes devem ser fixados. A região ativa do solo pode ser circular, poligonal ou de geometria qualquer. No método de equilíbrio limite, o solo é dividido em fatias verticais que são verificadas por equilíbrio estático. Assim, a estabilidade da estrutura é analisada pelo sistema de equilíbrio de forças estáticas ou momentos que agem na região ativa do solo. O cálculo é iterativo para determinar a combinação de forças que atingem o menor fator de segurança.

5.2.2. Módulo SIGMA/W

O SIGMA/W é um dos módulos que compõem o sistema computacional GEOSTUDIO 2007, que realiza análises de tensão-deformação por meio do método de Elementos Finitos (MEF). O programa permite a simulação de análises planas e axissimétricas de tensão-deformação no solo e a modelagem de elementos estruturais. A discretização numérica é realizada por meio de elementos isoparamétricos triangulares, quadrangulares ou ambos, simultaneamente.

A aplicabilidade do MEF é garantida nas análises de estabilidade global de estruturas de contenção por apresentar algumas vantagens em relação ao método de equilíbrio limite, tais como a modelagem de interfaces e elementos estruturais, simulação de processos construtivos, entre outros.

O SIGMA/W utiliza o método numérico dos elementos finitos, caracterizado por possibilitar a avaliação do comportamento tensão-deformação em todas as etapas da obra em um mesmo arquivo. Tal modelagem é possível graças ao software, que admite que regiões de solo sejam ativadas ou desativadas em diferentes estágios de um arquivo de projeto, tornando possível simular o processo ao longo do tempo.

O GeoStudio usa o conceito de múltiplas análises em um único arquivo de projeto, assim, ao ligar automaticamente essas análises em um determinado tempo comum, as sequências de construção podem ser simuladas. Condições de contorno que se movem com o tempo podem ser aplicadas em qualquer etapa com a finalidade de simular as

128

condições reais de campo, como desconfinamento ou carregamentos estáticos e dinâmicos.

Além disso, o SIGMA/W permite utilizar simples e complexos modelos constitutivos (elástico-linear, elasto-plástico, hiperbólico, entre outros). Também oferece a possibilidade de realizar análises tensão-deformação com ou sem a mudança da pressão neutra que surge da alteração no estado tensões do solo (Najar Jimenez, 2008).

Quando combinado com outros produtos do software da GeoSlope, ele também pode modelar a geração de poropressão e dissipação em uma estrutura do solo em resposta a cargas externas usando tanto uma formulação totalmente acoplada ou não-conjugada.

O SIGMA/W pode acomodar estruturas ao solo sem interferências na interação por meio de inclusão de elementos estruturais em análises de tensão bidimensional. Estes elementos podem ser elementos de viga que têm rigidez à flexão, ou elementos da barra que têm apenas rigidez axial sem rigidez à flexão. Os elementos de viga são particularmente úteis neste estudo para a inclusão do trecho do bulbo e dos paramentos que compõem a estrutura ancorada, já os elementos de barra foram utilizados para simular o trecho livre dos tirantes. Figura 5.1 ilustra a inserção de elementos viga que representam os tirantes e paramentos de face no módulo SIGMA/W.

129

Portanto, a ancoragem é dividida em dois elementos, o primeiro é o trecho livre, que é modelado com um elemento de barra, que não mobiliza qualquer tensão cisalhante, tendo somente a função de transmitir os esforços da cortina à ancoragem. Seus dados de entrada são área (A), elasticidade do material (E) e força axial aplicada (F). O segundo elemento é o trecho ancorado ou bulbo de ancoragem que é modelado como elemento de viga responsável por mobilizar as tensões cisalhantes.

Segundo Mendes (2010), a interação solo e estrutura é um dos grandes diferenciais em análises que utilizam o método de elementos finitos, uma vez que se altera o estado de deformação e consequentemente da tensão. O SIGMA/W por meio de sua interface permite que a interação solo e estrutura sejam analisadas tanto no contato dos elementos estruturais (grampos, estacas, tirantes, entre outros) com paramento quanto no solo (Mendes, 2010).

A estimativa do nível de segurança da obra, no módulo SIGMA/W, pode ser realizada simulando-se a plastificação do maciço. A plastificação poderia ser provocada pela diminuição dos parâmetros de resistência do solo ou a alteração dos parâmetros que controlam a rigidez dos elementos de reforço, o que gerariam a iminência de ruptura do maciço.

A precisão dos resultados programa, assim como nos demais, depende do grau de refinamento da malha de elementos finitos, uma vez que malhas mais refinadas tendem a resultados mais acurados. Entretanto, o refinamento demasiado dos modelos no programa pode levar a um consumo exacerbado de memória, o que pode elevar consideravelmente o tempo da simulação. Desta forma, o SIGMA/W permite o refinamento da malha em locais de maior interesse do usuário, sejam eles, pontos específicos, de linhas ou uma região inteira, ocorrendo o refinamento apenas ao redor dos elementos previamente selecionado.

Os resultados das análises dependem dos dados fornecidos pelo usuário, como geotécnico e como modelador no programa, pois os resultados podem ser afetados pela seleção da malha de elementos finitos, pelas condições de contorno, pela seleção dos parâmetros de entrada e sua capacidade para interpretar os resultados. Em resumo, o

130

software não faz a modelagem, o usuário faz a modelagem. É a capacidade do usuário para orientar o processo de análise que torna a ferramenta poderosa.