Análise de problemas de fluxo em meio poroso não saturado pelo método dos elementos finitos.
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Data
2000
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Resumo
Os problemas de fluxo em solos são de grande importância na engenharia. Pode-se
destacar, dentro da engenharia geotécnica, problemas relacionados à estabilidade de obras de
terra como barragens de terra e pavimentos rodoviários; assim como, problemas relacionados
à estabilidade de taludes e encostas. Pode-se, ainda, destacar os problemas relacionados à
geotecnia ambiental como o transporte de contaminantes em solos e a estabilidade de
estruturas de disposição de rejeitos de mineração.
Para solos saturados, o tratamento do problema de fluxo é relativamente simples sendo
baseado na Lei de Darcy, considerando a condutividade hidráulica constante independente do
nível de sucção no solo. Para solos não saturados, verifica-se uma variação das propriedades
hidráulicas do solo com o aumento da sucção. Devido a esta variação, o fluxo em solos não
saturados constitui um problema não linear apresentando, quando possível, uma solução
analítica complexa, o que exige alternativas mais elaboradas como as soluções numéricas
baseadas nos métodos das diferenças finitas, elementos finitos e elementos de contorno.
Este trabalho apresenta um modelo computacional em elementos finitos para a
simulação do processo de fluxo em solos não saturados sob diferentes condições de contorno
sem levar em conta a variação de volume e temperatura. São ressaltados alguns conceitos
básicos relacionados ao processo de fluxo em solos não saturados, o equacionamento do
problema e sua formulação via MEF. São apresentadas, ainda, a solução do problema no
tempo, através do método das diferenças finitas, e a estratégia para o tratamento da não
linearidade com a utilização do algoritmo preditor-corretor apresentado por Gerscovich
(1994).
Como aplicação do modelo desenvolvido, apresenta-se uma série de exemplos de
validação unidimensionais e bidimensionais. Finalmente, apresenta-se um estudo de caso real
e as conclusões e sugestões sobre o trabalho como um todo.
Descrição
Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Mecânica dos solos, Percolação, Solo não saturado
Citação
MACHADO JÚNIOR, José Christiano. Análise de problemas de fluxo em meio poroso não saturado pelo método dos elementos finitos. 2000. 141 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2000.