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Utilização do modelo Cam Clay Estruturado Modificado para simular o comportamento de um solo artificialmente estabilizado R.F. Póvoa* P.J. Venda Oliveira* J. Almeida e Sousa* * Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra
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Índice Enquadramento Modelo Cam Clay Modificado (MSCC) Parametrização
Verificação do modelo Conclusões Este trabalho integra a minha tese de mestrado integrado, cujos resultados correspondem ao estudo preliminar da mesma. Este trabalho foi financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia. Explicar minimamente o projecto. Programação. Falar da apresentação Nesta breve apresentação pretende-se demonstrar os resultados do código desenvolvido no programa CONS2D Este trabalh osurgiu na sequencia de um trabalho de investigação realizado na UC, que tem a ver com a estabilização química com ligantes do solo mole do baixo mondego, em que se chegou a conclusão que os modelos tradicionais da MEC dos solos como o modelo cam clay modificado não conseguem reproduxzir de boa forma os resultados experimentais, uma vez que a adição de ligantes induz uma forte estruturação do material estabilziado. O comportamento não é replicado pelos modelos constitutivos tradicionais que normalmente se usam em MSEC. (cam clay MI3). Desta forma implementou-se numprograma de cálculo desenvolvido na UC o Cam Clay estruturado modificado
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Enquadramento Modelação Numérica Modelo Tradicionais
Estado reconstituído Solo mole estruturado Solo mole do Baixo Mondego estabilizado (Deep Mixing) Modelo Tradicionais Modelo Estruturados Gens e Nova (1993) Cam Clay Modificado Cam Clay Estruturado Modificado (Suebsuk et al., 2010) Este trabalho integra a minha tese de mestrado integrado, cujos resultados correspondem ao estudo preliminar da mesma. Este trabalho foi financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia. Explicar minimamente o projecto. Programação. Falar da apresentação Nesta breve apresentação pretende-se demonstrar os resultados do código desenvolvido no programa CONS2D Este trabalh osurgiu na sequencia de um trabalho de investigação realizado na UC, que tem a ver com a estabilização química com ligantes do solo mole do baixo mondego, em que se chegou a conclusão que os modelos tradicionais da MEC dos solos como o modelo cam clay modificado não conseguem reproduxzir de boa forma os resultados experimentais, uma vez que a adição de ligantes induz uma forte estruturação do material estabilziado. O comportamento não é replicado pelos modelos constitutivos tradicionais que normalmente se usam em MSEC. (cam clay MI3). Desta forma implementou-se numprograma de cálculo desenvolvido na UC o Cam Clay estruturado modificado Reconstituído, natural e artificialmente estruturado Cons2D programa de elementos finitos criado pelo lab. Geotécnia da UC
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𝑝 ′ =𝑝′+ 𝑝 𝑏 ′ Modelo Cam Clay Estruturado Modificado (MSCC)
Conceito de tensão média efetiva modificada Resistência Estrutural 𝑝 ′ =𝑝′+ 𝑝 𝑏 ′ Adiciona o efeito da coesão A resistência estrutural adiciona o efeito da coesão permitindo o solo ter resistência à extensão. Q=Mp’ reprensetava a linha de estado crítoc no modelos teradicionais, e agora representa a envolvente de rotura. Incorporada: Função de cedência Envolvente de rotura Lei de endurecimento
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Modelo Cam Clay Estruturado Modificado (MSCC)
Lei de desestruturação por corte (Amolecimento por corte) Cedência Estrutural Rotura Generalizada Cedência A lei de desestruração por corte foi incoporada para justificar o amolecimento por corte que se verificava em argilas com elevado grau de cimentação. Esta descreve os dois efeitos do amolecimento por corte durante a cedência: cedência estrutural (pré rotura) e rotura generalizada (pós rotura). O modelo utiliza uma lei de desestruturação por corte divida em duas partes (….) a primeira evolui desde a cedência até à rotura, e a segunda da rotura ao estado crítico, tendendo o p’b para zero. Este p’b apresenta duas tendência distintas uma entre a cedência até à rotura, chamada de fase de cedência estrutural, e outra pós rotura chamada de fase de rotura Estado crítico Pré-rotura Pós-rotura 𝒑 𝒃 ′ =𝟎
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Modelo Cam Clay Estruturado Modificado (MSCC)
Modelo de Compressão 𝑒= 𝑒 𝜅0 −𝜅 ln 𝑝 ′ Δ𝑒=Δ 𝑒 𝑖 𝑝 𝑦,𝑖 ′ 𝑝 0 ′ 𝑏 , 𝑝 0 ′ ≥ 𝑝 𝑦,𝑖 ′ 𝑒 ∗ = 𝑒 𝐼𝐶 ∗ − 𝜆 ∗ ln 𝑝 ′ Lei de desestruturação volumétrica Falar sobre as curvas. O delta ei Estado crítico 𝚫𝒆=𝟎
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Modelo Cam Clay Estruturado Modificado (MSCC)
Função de cedência e lei de endurecimento 𝑞=𝑀( 𝑝 ′ + 𝑝 𝑏 ′ ) 𝜂 = 𝑞 𝑝 ′ + 𝑝 𝑏 ′ 𝑀= 𝑀 ∗ Trajectória de tensões de ensaios CIU Amolecimento por corte: 𝑝 𝑏0 ′ → 𝑝 𝑏,𝑓 ′ Amolecimento por corte: 𝑝 𝑏 ′ →0 Amolecimento Endurecimento 𝜂 >𝑀 𝜂 <𝑀 Para evidenciar a Lei de fluxo e processo de desestruturação mostra-se nesta figura uma trajectória de tensões não drenada com endurecimento. - 𝑝 𝑏,𝑓 ′ 𝒑 𝟎 ′ =
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Parametrização do solo
5 parâmetros Modelo Cam Clay Modificado 6 parâmetros Influência da estrutura cimentada do solo 𝒑 𝒃𝟎 ′ 𝒑 𝒃𝟎 ′ Resistência estrutural inicial 𝝀 ∗ 𝝀 ∗ Declive da ICL 𝒃 𝒃 Índice de desestruturação devido à deformação volumétrica 𝒆 𝑰𝑪 ∗ 𝒆 𝑰𝑪 ∗ Índice de vazios de referência da ICL 𝒑 𝒚,𝒊 ′ 𝒑 𝒚,𝒊 ′ Tensão isotrópica de cedência 𝜿 𝜿 Declive da linha de recompressão SRL 𝚫 𝒆 𝒊 𝚫 𝒆 𝒊 Índice de vazios adicional para 𝑝 𝑦,𝑖 ′ 𝑴 𝑴 Declive da linha do estado crítico 𝝃 𝝃 Índice de desestruturação devido ao corte 𝑬 ′ 𝑬 ′ Módulo de Young Explicar os dois parâmetros. Falar que a parametrização foi a parte mais difícil do projecto, mas que nesta apresentação só se mostrará os resultados das simulações para a parametrização realizada. De referenciar que o psi está presente na função de potencial plástico que pode ser observada no artigo. 𝝍 𝝍 Param. de forma do potencial plástico 6 parâmetros Compressibilidade 5 parâmetros Tensão-deformação-resistência
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Verificação do modelo MSCC
Parâmetros de cálculo (determinados a partir de ensaios de Correia, 2011) Parâmetros do Modelo 𝝈 𝒄 ′ (𝒌𝑷𝒂) 50 100 150 𝝀 ∗ 0,235 𝜿 0,011 𝒆 𝝀𝟎 ∗ 2,531 𝒃 0,3 𝜟 𝒆 𝒊 1,015 𝑴 1,51 𝒑 𝒃𝟎 ′ (𝒌𝑷𝒂) 63,9 𝒑 𝒚,𝒊 ′ (𝒌𝑷𝒂) 2009,4 𝑬 ′ (𝑴𝑷𝒂) 142 207 212 𝝃 1;30 1 𝝍 0,1 Estudo da
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Verificação do modelo MSCC
Análise da influência de 𝝃 Estudo da
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Verificação do modelo MSCC
Análise da influência de 𝝃 – Ensaio 𝜎 𝑐 ′ =50 𝑘𝑃𝑎 Erros numéricos! 𝝃=𝟏 𝝃=𝟑𝟎 Estudo da
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Verificação do modelo MSCC
Simulação dos ensaios 𝝈 𝒄 ′ =𝟏𝟎𝟎 𝒆 𝝈 𝒄 ′ =𝟏𝟓𝟎 kPa 𝝈 𝒄 ′ =𝟏𝟎𝟎 kPa 𝝈 𝒄 ′ =𝟏𝟓𝟎 kPa Falar do A.A. Correia (2011) qualitativamente capt aa tendência… quantitativamente a desenvolver!…
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Conclusões Compressibilidade: E. compressão isotrópico (diretamente) E. edométrico (indiretamente) 11 parâmetros determinados a partir de ensaios convencionais Tensão-Deformação-Resistência: Ensaios Triaxiais Convencionais Introdução de 𝒑 𝒃 ′ Introduz com êxito o efeito da cimentação na modelação Diminuição da resistência pós-pico Simulação do processo de desestruturação por corte Aumento de 𝝃 Em desenvolvimento Relação 𝒒− 𝜺 𝒂 Qualitativamente Quantitativamente Relação 𝒒−∆𝒖 Qualitativamente Quantitativamente Estes resultados constituem os primeiros resultados numéricos obtidos com o modelo MSCC no Cons2D. Futuramente prevê-se a melhoria do desempenho do código.
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OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO!
AGRADECIMENTOS FCT (PTDC/ECM/101875/2008) Prof. António Alberto Correia OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO! Rui Póvoa DEC/FCTUC
