São Carlos, v.7 n. 29 2005 - SET - USP
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Francisco Patrick Araujo Almeida & Humberto Breves Coda<br />
Pesquisadores dos mais importantes centros de pesquisa do mundo têm se<br />
interessado pelo Método dos Elementos de Contorno, tanto no desenvolvimento de<br />
formulações próprias para diversos problemas, como em gerar formulações mistas<br />
com o Método dos Elementos Finitos, aproveitando conjuntamente o que cada<br />
método tem de melhor. Tal interesse tem resultado em um enorme progresso do<br />
método. Praticamente todos os centros importantes de pesquisa dos países mais<br />
avançados têm grupos de pesquisadores dedicados ao desenvolvimento desta<br />
técnica.<br />
Neste contexto, três vantagens principais são oferecidas pelo Método dos<br />
Elementos de Contorno: modelagem própria para domínios infinitos, grande redução<br />
do número de equações e volume de dados (principalmente quando se trata de meios<br />
tridimensionais infinitos como o solo) e a inexistência de erros de interpolação no<br />
domínio para problemas lineares.<br />
Em contrapartida, o Método dos Elementos de Contorno não apresenta<br />
nenhuma característica vantajosa, no que diz respeito à análise de estruturas<br />
reticuladas e cascas gerais, quando comparado ao MEF. Disso se conclui que uma<br />
medida natural para a análise da interação solo-estrutura é a composição de uma<br />
modelagem onde o MEF é usado para a estrutura (pórticos e cascas) e o MEC para o<br />
solo ou semi-espaço infinito.<br />
O principal objetivo do trabalho é o desenvolvimento de um código<br />
computacional que possibilite a análise dinâmica de estruturas tridimensionais em<br />
regime elástico-linear acopladas ao solo, que é tratado como não-linear. Todo o<br />
procedimento estático equivalente também foi implementado.<br />
O solo é tratado como meio infinito elastoplástico. As superestruturas são<br />
tratadas por elementos finitos simples de casca e de barra geral, as estruturas de<br />
fundações são tratadas por elementos de casca que simulam o contato com o solo,<br />
modelando radiers e túneis. Blocos são modelados por elementos de contorno<br />
tridimensionais.<br />
O solo é modelado de duas maneiras distintas, na região plastificada<br />
emprega-se a solução fundamental de Kelvin (estática) acompanhada de integrador<br />
temporal apropriado, dando origem ao chamado “non-linear mass matrix BEM” ou<br />
MEC não-linear dinâmico via matriz de massa. Na região não plastificada (elástica)<br />
adota-se a solução fundamental do problema de Stokes. O acoplamento entre os<br />
diferentes meios é feito aplicando-se a técnica de sub-regiões.<br />
Como justificativas para a escolha do tema da pesquisa, pode-se citar que<br />
enquanto os trabalhos voltados para plasticidade bidimensional, estática e dinâmica,<br />
através do MEC são abundantes na literatura, não existem muitas publicações<br />
disponíveis relativas à plasticidade tridimensional.<br />
Além do mais, acredita-se que o desenvolvimento de código computacional<br />
para a simulação numérica tridimensional dinâmica de estruturas conectadas ao solo<br />
suposto elastoplástico seja de grande importância para a engenharia, pois atualmente<br />
não se dispõe de ferramenta tão geral para se fazer tal tipo de análise. Os programas<br />
com os quais se poderia tentar tais simulações estão elaborados em elementos<br />
finitos, o que limita muito o seu emprego devido ao volume de informações que se<br />
precisa gerar e aos problemas relacionados à simulação de meios infinitos ou semiinfinitos<br />
quando de análises dinâmicas envolvendo propagação de ondas.<br />
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São <strong>Carlos</strong>, v. 7, n. <strong>29</strong>, p. 113-1<strong>29</strong>, <strong>2005</strong>