Avaliação e implementação de um modelo constitutivo de solo reforçado com fibra

Abstract

Implementa y evalúa un modelo constitutivo de suelo reforzado con fibra. La principal característica del modelo constitutivo implementado es que cada material del compuesto (matriz de suelo y fibra) siguen su propia ley constitutiva y al mismo tiempo interaccionan entre sí. Mediante el uso de un algoritmo explícito, son implementados los modelos Cam-Clay Modificado y Lade-Kim, para la matriz de suelo, la verificación de dicha implementación es realizada mediante el uso del programa PLAXIS 2D y curvas tensión-deformación obtenidas de la literatura, respectivamente. Una vez implementado, es adicionado a este comportamiento la interacción con la fibra y su contribución a la resistencia. Los lenguajes de programación utilizados fueron dos: el primero fue realizado en el programa MATLAB donde los códigos implementados son verificados y validados en relación con un conjunto de ensayos triaxiales de arena reforzada con fibra; posteriormente, fue utilizado el lenguaje de programación FORTRAN77 y mediante el uso de la subrutina UMAT fue posible utilizar este modelo para realizar cálculos en el programa de elementos finitos ABAQUS. Finalmente, fueron modelados ensayos triaxiales drenados para verificar que la implementación mediante el uso de la subrutina UMAT es satisfactoria.

O presente trabalho tem como objetivo a implementação e avaliação de um modelo constitutivo para solos reforçados com fibra (compósito). A principal característica do modelo constitutivo implementado é que cada material (matriz de solo e fibra) segue sua própria lei constitutiva e ao mesmo tempo interagem entre si. Utilizando um algoritmo explícito, são implementados os modelos Cam Clay Modificado e Lade-Kim para a matriz de solo, cuja verificação é feita mediante o programa PLAXIS 2D e curvas tensão-deformação obtidas da literatura, respectivamente. Posteriormente, é adicionado o comportamento da fibra no desenvolvimento das tensões no compósito e verificado mediante a comparação das curvas tensão-deformação com as apresentadas por Diambra et al. (2013). As linguagens de programação utilizadas neste trabalho foram duas, a primeira é a utilizada no programa MATLAB, onde os códigos dos modelos são verificados e validados em relação à um conjunto de ensaios triaxiais de areia reforçada com fibra. Posteriormente foi usada a linguagem de programação FORTRAN para incluir o modelo constitutivo para solo reforçado com fibras no programa de elementos finitos ABAQUS, através da sub-rotina UMAT. Porém, para a implementação na sub-rotina UMAT os códigos dos modelos implementados no MATLAB sofrem algumas modificações com a finalidade de que o ABAQUS consiga compilar e representar adequadamento o comportamento do modelo constitutivo, mediante a correta utilização de vetores e propriedades desta. Finalmente, são modelados ensaios triaxiais drenados para verificar que a implementação mediante a sub-rotina UMAT é satisfatória.