São Carlos, v.7 n. 29 2005 - SET - USP

ISSN 1809-5860
APLICAÇÃO DO ACOPLAMENTO ENTRE O MEC E
O MEF PARA O ESTUDO DA INTERAÇÃO
DINÂMICA ELASTOPLÁSTICA ENTRE O SOLO E
ESTRUTURAS
Francisco Patrick Araujo Almeida 1 & Humberto Breves Coda 2
Resumo
O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um código computacional que
possibilite a análise dinâmica de estruturas tridimensionais em regime elástico-linear
acopladas ao solo, tratado como meio infinito elastoplástico. As superestruturas são
tratadas por elementos finitos simples de casca e de barra geral, as estruturas de
fundações são tratadas por elementos de casca que simulam o contato com o solo,
modelando radiers, túneis e reservatórios enterrados. Blocos são modelados por
elementos de contorno tridimensionais. O solo é modelado de duas maneiras distintas:
na região plastificada emprega-se a solução fundamental de Kelvin (estática) e na
região não plastificada (elástica) adota-se a solução fundamental do problema de
Stokes. O acoplamento entre os meios é feito aplicando-se a técnica de sub-regiões.
Deve ficar claro que todo procedimento estático equivalente foi implementado. Dois
exemplos numéricos são apresentados, onde se percebe a eficiência do código
computacional desenvolvido.
Palavras-chave: interação solo-estrutura; Método dos Elementos de Contorno; Método
dos Elementos Finitos; acoplamento MEC/MEF; dinâmica; não-linearidade física.
1 INTRODUÇÃO
O Método dos Elementos Finitos (MEF) é, atualmente, uma das ferramentas
mais difundidas para solucionar diversos problemas da engenharia. Sua aplicação na
mecânica estrutural já está consagrada pela prática. (VENTURINI, 1988). É de se
observar, contudo, que por ser uma técnica de domínio, traz algumas complicações
em análises que envolvem domínios infinitos, pois estes devem ser interrompidos
para que se gere uma discretização finita, ocasionando a formação de um contorno
fictício que usualmente é eliminado com o uso do Método dos Elementos de Contorno
(MEC). Tal problema se agrava ainda mais em análises dinâmicas para domínios
infinitos, onde reflexões indesejadas podem ocorrer no final da discretização, ou esta
deve ser estendida exaustivamente para comportar o tempo de análise desejado.
1 Doutor em Engenharia de Estruturas - EESC-USP, patrick@ctec.ufal.br
2 Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, hbcoda@sc.usp.br
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 7, n. 29, p. 113-129, 2005