Conceitos Básicos sobre modelagem numérica
A concepção e análise de um modelo numérico, basicamente, ocorre em três etapas, sendo estas:
- Obtenção dos parâmetros geotécnicos do material e calibração dos modelos constitutivos a serem empregados nas análises;
- Elaboração e análise de um modelo simplificado (opcional); e
- Elaboração e análise do modelo final.
Inicialmente, realiza-se o tratamento dos dados obtidos na campanha de ensaios disponível, com auxílio de planilhas eletrônicas, a fim de determinar os parâmetros geotécnicos de interesse dos materiais envolvidos. Estes parâmetros preliminarmente calculados podem ser, ainda, validados e analisados a partir de uma calibração em relação às equações constitutivas dos modelos. Para tanto, pode-se utilizar ferramentas computacionais que permitam que sejam traçadas, simultaneamente, as envoltórias obtidas nos ensaios de compressão triaxial e aquelas calculadas com base nas equações constitutivas de cada modelo, considerando como dados de entrada os parâmetros geotécnicos previamente estimados.
Para elaboração do modelo, tanto simplificado como final, deve-se proceder com a importação ou criação da geometria, inclusão dos materiais, definição da malha de elementos finitos, critérios de convergência e condições de contorno e demais aspectos específicos de cada análise. Por fim, extrai-se os resultados das análises e realiza-se a interpretação destes resultados.
Método SSR (Shear Strength Reduction)
O conceito básico do método de redução da resistência ao cisalhamento (SSR) é bastante simples.
- Os parâmetros de resistência de um maciço são reduzidos por um certo fator, e a análise de tensão de elemento finito é calculada.
- Este processo é repetido para diferentes valores do fator de redução de resistência (Strength Reduction Factor – SRF), até que o modelo se torne instável (os resultados da análise não convergem).
- Isso determina o fator crítico de redução de resistência (SRF crítico), ou fator de segurança do talude.
Para configuração desse tipo de análise é necessária a preparação inicial do modelo, de forma similar ao elaborado para análises tensão-deformação comuns. No entanto, deve-se prestar atenção especial ao estabelecimento das condições de contorno e tensões de campo apropriadas. Além disso, existem algumas restrições (por exemplo, o método SSR não pode ser usado com todos os modelos de resistência).
No software RS3, para habilitar a opção de análise SSR, você precisa selecionar a opção de cálculo do fator de redução de resistência (SRF) nas configurações do modelo. Além das configurações já realizadas para as análises tensão-deformação, você também pode configurar vários parâmetros para a análise SSR, como:
- Estimativa inicial de SRF: A estimativa inicial do fator de redução de resistência para a primeira iteração da análise. Por padrão, isso é definido como 1;
- Tamanho do passo: o tamanho do passo é a diferença no fator de redução de resistência entre duas iterações da análise;
- Tolerância: a tolerância determina a convergência (fim da análise) para o método SSR. Quando a diferença no SRF entre duas iterações é menor que a tolerância, e a análise convergiu para a iteração com o SRF inferior, mas não converge para a iteração SSR com o SRF superior, então a análise SSR é considerada convergente. O valor crítico do SRF é a iteração com o SRF inferior.
Após habilitada e configurada a análise de SSR, o software é capaz de realizar os cálculos pertinentes e fornecer os resultados, conforme ilustrado bidimensionalmente na Figura 1.
Figura 1 – Exemplo de resultado da aplicação do método SSR a uma análise tensão-deformação.
Fonte: ROSCIENCE (2021).
É possível avaliar os resultados para diferentes valores de SRF, sendo que a guia selecionada por padrão é o SRF crítico, exibido na parte superior da janela. Por padrão, o conjunto de dados de deformação máxima de cisalhamento é selecionado e contornado. A deformação máxima de cisalhamento fornece uma boa indicação de onde o escorregamento está ocorrendo, especialmente ao visualizar valores SRF mais altos.
Ressalta-se que a análise SSR é calculada após a conclusão da análise regular de tensão-deformação. Caso o modelo tenha vários estágios, a análise SSR é calculada apenas para o seu estágio final.
E aí? Você já conhecia esses métodos?
A modelagem numérica nos ajuda na análise e resolução de inúmeros desafios, e o profissional que domina essa técnica se destaca no mercado da geotecnia.
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