Opções da Análise de Tensão

O programa GEO5 MEF permite realizar análises tensão-deformação considerando condições drenadas ou não drenadas. Esta opção é selecionada ao definir o modelo material. Por defeito, assumem-se condições drenadas. Esta opção assume um estado constante da pressão nos poros (p = p^ss), i.e., o estado no final da consolidação para o instante . O efeito de sucção não é considerado. Tal significa que acima do nível freático, o grau de saturação corresponde a S = 0, enquanto que abaixo do nível freático temos que S = 1. A análise é realizada considerando a tensão efetiva juntamente com os parâmetros da resistência ao cisalhamento efetiva. A pressão nos poros é considerada na análise como o carregamento predefinido. Por outro lado, para condições não drenadas assume-se que a análise é realizada no início da consolidação, no instante t = 0. Como exemplo, é possível considerar a escavação de solos saturados com permeabilidade reduzida. Este problema origina pressão nos poros excessiva (p = p^ex). O programa GEO5 MEF permite três opções para adoção de condições não drenadas:

Análise em tensões efetivas (c_ef, φ_ef)

Esta opção (Tipo 1) está disponível para todos os modelos materiais. A análise é realizada em tensões efetivas, considerando os parâmetros de resistência ao cisalhamento efetiva. Os parâmetros base do modelo que descrevem o comportamento elástico do material, i.e., o módulo de elasticidade e o coeficiente de Poisson, correspondem às condições drenadas. Considerando a incompressibilidade volumétrica, a análise aplica uma matriz de rigidez efetiva. Caso a análise considere a definição do nível freático, ou da sua variação, o valor resultante da pressão nos pores corresponde à soma da pressão nos poros para o estado constante e para o excesso de pressão nos poros, de acordo com p = p^ss + p^ex. Em modelos materiais em que a dilatação é considerada através do ângulo de dilatação ψ (assim como o ângulo de dilatação mobilizado ψ_m no modelo de Endurecimento do solo), o valor de ψ é definido como zero.

De forma contraria ao comportamento real dos solos, esta opção assume que a tensão efetiva não se altera. Isto pode resultar na estimativa superestimada do valor da tensão de desvio em cedência. Assim, a resistência ao cisalhamento mobilizada excede a resistência ao cisalhamento não drenada para um dado solo, conforme se pode verificar na figura seguinte. O programa permite visualizar a resistência ao cisalhamento não drenada estimada numericamente , onde J corresponde à tensão de desvio equivalente e θ corresponde ao ângulo de Lode. Este valor deve ser inferior ao valor real da resistência ao cisalhamento não drenada . É recomendável que o usuário verifique esta condição, especialmente no caso da adoção de modelos materiais elásticos-perfeitamente plásticos.

Análise em tensões efetivas (S_u)

Esta opção (Tipo 2) apenas está disponível para os modelos do tipo Mohr-Coulomb (Drucke-Prager, Mohr-Coulomb, Mohr-Coulomb Modificado). A análise é realizada de forma análoga à opção anterior, incluindo a formulação da matriz de rigidez efetiva e a determinação do excesso de pressão nos poros. A pressão nos poros resultante corresponde à soma da pressão nos poros no estado constante e do excesso de pressão nos poros, de acordo com p = p^ss + p^ex. O ângulo de dilatação ψ é definido como zero. A única diferença, que se torna essencial, é a aplicação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento total. O coeficiente de coesão efetiva c é substituído pela resistência ao cisalhamento não drenada S_u(c_u) o ângulo de atrito interno φ é assumido como nulo (φ_u = 0).

De um ponto de vista computacional, a função de cedência de Drucker-Prager é substituída pela função de cedência de Mises. De forma semelhante, a função de cedência de Mohr-Coulomb é substituída pela função de cedência de Tresca. De um ponto de vista prático, esta opção permite considerar o valor real de S_u como um parâmetro a inserir. Em todo o caso, a pressão nos poros e, consequentemente, também a tensão efetiva estimadas, podem não ser totalmente corretas.

Análise em tensões totais (S_u)

Esta opção (Tipo 3) apenas está disponível para modelos do tipo Mohr-Coulomb (Drucke-Prager, Mohr-Coulomb, Mohr-Coulomb Modificado). A análise é realizada em tensões totais. Tanto os parâmetros de rigidez (módulo de elasticidade coeficiente de Poisson como os parâmetros de resistência ao cisalhamento são assumidos como totais. No caso de o procedimento K₀ ser adotado, é expectável que as tensões geradas correspondam às tensões totais.

A alteração potencial do estado constante de pressão nos poros no solo abaixo do nível freático não é refletida na análise. A alteração no excesso de pressão nos poros também não se verifica e a pressão nos poros atual total é definida como zero, tendo p = 0. A alteração das tensões efetivas correspondem, assim, à alteração das tensões totais. Tal também se reflete na representação gráfica destas variáveis. A alteração potencial da pressão nos poros não pode ser visualizada. O usuário deve ter isto em consideração.