Modelagem numérica para compreensão do comportamento de aterros estaqueados reforçados com geossintéticos
Título alternativo
Numerical modeling for understanding the behavior of piled embankments reinforced with geosynthetics
Autor(a)
Cunha, Juliana Araujo da
Orientador(a) Coorientador(a)
Rodriguez Rebolledo, Juan Félix||Palmeira, Ennio Marques
Data de aceite
2025-11-12
Data de disponibilizacao
2025-11-12
Data de publicacao
2025-11-12
Data de defesa submissao
2025-03-21
Citacao
CUNHA, Juliana Araujo da. Modelagem numérica para compreensão do comportamento de aterros estaqueados reforçados com geossintéticos. 2025. 113 f., il. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025.
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Geotecnia, 2025.
Resumo Portugues
Empreendimento como ferrovias e rodovias, que exigem rigoroso controle de recalques,
representam desafios significativos para fundações de aterros sobre solos moles. Uma
abordagem eficaz para esses casos é a utilização de aterros estaqueados reforçados com
geossintéticos. Modelos físicos e numéricos permitem avaliar detalhadamente a resposta
do solo e a transferência de cargas. Este estudo apresenta uma modelagem numérica
bidimensional, baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando o modelo
constitutivo Hardening Soil, calibrado e validado com dados experimentais e numéricos.
Após a validação do modelo, foram realizadas análises para observar tensões internas,
cargas aplicadas nas cabeças das estacas e deslocamentos verticais, com o objetivo de
compreender os efeitos do arqueamento e de membrana. Paralelamente, foi desenvolvido
um programa de dimensionamento para métodos analíticos aplicados a aterros
estaqueados reforçados. As análises numéricas foram então comparadas com os
resultados dos métodos analíticos e do modelo físico. Os resultados mostram que, as
normativas existentes podem ser consideradas métodos seguros e mais econômicos,
quando atreladas às simulações numéricas. Após comparar os resultados da análise
numérica com os obtidos em simulações física e análitica, observou-se que o efeito do
arqueamento é mais eficiente quando o aterro é mais compressível e menos resistente. As
simulações numéricas mostraram alinhamento satisfatório com os dados experimentais,
comprovando sua eficácia. O método analítico que melhor se alinhou aos resultados do
modelo numérico desenvolvido foi o método de arcos concêntricos (Van Eekelen, 2015)
para o efeito de arqueamento. Garantido precisão e segurança no dimensionamento de
aterros baixos. Portanto os resultados ressaltam o papel do modelo numérico como uma
ferramenta essencial para análises de estruturas reforçadas.
Resumo Ingles
Infrastructure projects such as railways and highways, which require rigorous settlement
control, pose significant challenges for embankment foundations over soft soils. An
effective approach in such cases is the use of piled embankments reinforced with
geosynthetics. Physical and numerical models enable a detailed assessment of soil
response and load transfer mechanisms. This study presents a two-dimensional numerical
modeling approach based on the Finite Element Method (FEM), utilizing the Hardening
Soil constitutive model, which was calibrated and validated against both experimental
and numerical data. Following model validation, analyses were conducted to evaluate
internal stresses, loads applied to the pile heads, and vertical displacements, with the
objective of understanding arching and membrane effects. Simultaneously, a design
program was developed for analytical methods applied to reinforced piled embankments.
The numerical analyses were then compared with results from analytical methods and
physical modeling. The findings indicate that existing design standards can be considered
safe and more cost-effective when combined with numerical simulations. Comparing the
results of the numerical analysis with those obtained from physical and analytical
simulations, it was observed that the arching effect is more efficient when the
embankment is more compressible and less resistant. The numerical simulations showed
satisfactory alignment with experimental data, confirming their reliability. The analytical
method that most closely aligned with the results of the numerical model developed was
the concentric arches method (Van Eekelen, 2015), particularly for simulating the arching
effect. This approach ensures both accuracy and safety in the design of low embankments.
Therefore, the findings highlight the role of the numerical model as an essential tool for
the analysis of reinforced soil structures.
Unidade academica
Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Geotecnia
Agencia financiadora
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Idioma
por
Tipo de documento
Dissertação
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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