Proposta de um modelo de dano concentrado para falha em modo misto: aplicações em estabilidade de taludes
mecânica do dano concentrado expandida; elementos finitos; modo I; modo II; ruptura de taludes
Os movimentos de massa ocorrem quando as tensões cisalhantes de um maciço de terra ultrapassam a resistência ao cisalhamento do mesmo, gerando o escorregamento ao longo de superfícies de ruptura, as quais dependem dos materiais constituintes do solo. Esse fenômeno pode ser ocasionado tanto pela redução da resistência interna ao escorregamento como pelo acréscimo de esforços externos. Segundo a Defesa Civil de Maceió, a cidade tem cerca de 570 áreas de risco, Além disso, existe pontos que apresentam grande risco ou até estão na iminência de deslizamento. Dito isso, nota-se a importância do estudo da estabilidade de taludes, podendo, assim, prever futuros movimentos de terra através de modelos matemáticos. O dano material ocorre quando os materiais se deterioram, sendo a mecânica do dano o estudo dos processos de deterioração sob carga. Na microescala, microtensões se acumulam próximo a defeitos, quebrando ligações e danificando o material. Na mesoescala, microfissuras crescem e se fundem, iniciando uma fissura. Já a macroescala, aborda o crescimento final da fissura. Variáveis de dano na mecânica dos meios contínuos analisam as duas primeiras etapas submetidas a carregamentos termomecânicos e a mecânica da fratura, a terceira. Na mecânica do dano concentrado, a concentração das deformações em uma estreita região é assumida, com o restante do elemento permanecendo elástico. Essa abordagem evita o problema da dependência de malha ao reescrever a hipótese de equivalência em deformações. Partindo do princípio de que a mecânica clássica de danos contínuos não consegue explicar a formação de bandas de localização nem proporcionar resultados objetivos durante a fase de enfraquecimento, Amorim (2016) estudou uma abordagem de deformações generalizadas chamada Mecânica do Dano Concentrado Expandida (MDCX). Para tanto, a atual pesquisa irá utilizar a MDCX para realizar o trabalho em questão. Este modelo está relacionado à mecânica da fratura e do dano em meios contínuos. O talude será representado por elementos finitos com formulação elástica em estado plano de deformações e com bandas de localização com falha em modo misto (modo I-abertura- e modo II-cisalhamento no plano). Até então, este tipo de modelagem foi realizado em estado plano de tensões com fissuras dadas em modo I. Com o desenvolvimento desta pesquisa de doutorado, espera-se que o modelo proposto seja aplicado como uma das ferramentas de análise de risco de deslizamento de encostas pela Defesa Civil de Maceió e demais órgãos competentes da prefeitura de Maceió e do governo de Alagoas.