Modelação de propagação de ondas em solos utilizando o método dos elementos finitos

Abstract

A simulação de propagação de ondas no solo utilizando o método dos elementos finitos tem associadas várias limitações. Neste trabalho propõem-se estudar em que medida se conseguem elaborar modelos simples que permitam modelar satisfatoriamente o fenómeno. Para tal foram desenvolvidos modelos axissimétricos em elementos finitos e comparados com as funções de Green do mesmo solo. O estudo é feito através da observação do conteúdo em frequência da resposta a uma carga pontual na superfície do solo. Foi estudada a variação da qualidade da resposta em função de parâmetros como o refinamento e tamanho da malha. Conclui-se que não só o tamanho vertical do modelo como também o tamanho horizontal influencia a resposta obtida, especialmente a baixas frequências (0-50 Hz). Para obter resultados fidedignos a frequências mais elevadas é necessário ter em atenção o refinamento da malha.

The simulation of wave propagation in soils through the finite element method has some limitations. In this work, it is proposed to study how satisfactorily can simple models simulate this phenomenon. For that, axissymmetric finite element models were created and compared with the Green’s Functions of the same soil obtained through the direct stiffness method. The study is carried out by observing the frequency content of the model’s response to a point load at the soil surface. The response accuracy with variation of parameters such as the mesh refinement and size was analyzed. It is concluded both the vertical and horizontal size of the mesh influences significantly the response, especially at lower frequencies (0-50 Hz). For better results at higher frequencies the attention should be focused on the mesh refinement.